鎂及鎂合金表面固態(tài)擴滲合金化的機理研究.pdf

1、本文采用固態(tài)擴滲法對鎂及鎂合金進行表面合金化改性處理，在鎂表面(擴滲劑為鋅粉)和鎂合金(ZM5)表面(擴滲劑為鋅、鋁混合粉)生成合金化滲層，探討固態(tài)擴滲合金層的形成機制以及溫度、時間等不同工藝條件之間的內(nèi)在聯(lián)系和影響規(guī)律，為鎂及鎂合金表面合金化改性處理的工藝參數(shù)優(yōu)化提供依據(jù)。 實驗采用光學金相顯微鏡(OM)及掃描電鏡(SEM)觀察不同條件下擴滲層的顯微組織和形貌，通過能譜儀(EDS)和X射線衍射儀(XDS)分析其成分和結構特征，

2、研究了不同工藝條件下擴滲過程中的合金化機制，在相應的擴散數(shù)學模型的基礎上，分析了擴滲溫度、時間對滲層成分、厚度及組織形貌的影響，并提出了鎂及鎂合金表面滲層均勻化的方法，為后續(xù)研究提供了方向。 研究結果表明：(1)隨不同的工藝條件(主要是擴滲溫度和保溫時間)，所得滲層的化學成分、相結構、組織形貌及厚度均發(fā)生相應的變化，試樣表面滲層逐漸由單一的固溶體區(qū)發(fā)展成固溶體區(qū)+反應相區(qū)。要得到最理想的滲層，擴滲溫度和時間都有一個最佳的范圍：鎂

3、表面擴滲鋅粉的最佳的擴滲溫度為400℃～420℃，最佳擴滲時間為8～12h；ZM5表面擴滲鋅鋁粉的最佳擴滲溫度為430℃～450℃，最佳擴滲時間為4h～12h。在最佳的擴滲溫度及時間范圍內(nèi)，滲層均由連續(xù)的反應相區(qū)和固溶體區(qū)共同組成；(2)滲層的形成過程大致都可分為以下幾個步驟：①滲劑的活性原子吸附于基體表面；②滲劑活性原子穿越接觸界面進入基體表層形成具有一定寬度的固溶體區(qū)；③隨著擴滲時間的延長，滲劑活性原子不斷向基體內(nèi)部擴散，當滲劑元素

4、濃度達到一定值時，基體表面形成微量的不連續(xù)的金屬間化合物；④隨著擴散的進一步進行，金屬間化合物的數(shù)量越來越多，最終形成連續(xù)的金屬間化合物層，并向基體內(nèi)部長大；(3)在以上幾個步驟中，擴散是形成擴滲合金層的關鍵環(huán)節(jié)。隨著擴滲溫度的變化，體擴散和晶界擴散對擴滲過程的影響程度也發(fā)生相應的變化：擴散溫度低時，擴散速度慢，晶界擴散的作用相對于體擴散更為明顯，擴散優(yōu)先沿晶界進行；擴散溫度較高時，擴散速度快，晶界擴散的作用和體擴散的作用差別不明顯，擴