黄河科技学院材料成型毕业论文 - 图文(4)

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2 实验方法及分析手段

2.1 试样的制备

试样基体材料为AZ91D镁合金板材，成分见表2.1。

表2.1 AZ91D镁合金的成分

元素 含量

Al 8.5-8.9

Zn 0.45-0.90

Mn 0.17-0.4

Si ≤0.05

Fe ≤0.004

Cu ≤0.025

Ni ≤0.001

Mg Bal．

图2.1 金相试样切割机

用切割机(图2.1)将镁合金块切割成实验所需的形状用金相试样，再在金相试样预磨机(图2.2)上用砂纸将试样六个面打磨光滑，清除其表面氧化膜，然后在金相试样抛光机(图2.3)上进行抛光，制成10 mm×10 mm×10 mm的正方体和30 mm×10 mm×10 mm的长方体试样(图2.4)。

图2.2 金相试样预磨机

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图2.3 金相试样抛光机

图2.4 实验用试样

2.2 配置渗剂

图2.5 Mg-A1二元相图

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图2.6 Mg-Zn二元相图

参照Mg-Zn和Mg-AI相图（图2.5，图2.6）可知，锌与镁的共晶点温度比铝与镁的共晶点温度低，且锌与镁可以形成Mg2Zn3、MgZn2等多种共晶化合物，说明锌与镁更容易形成金属化合物。渗剂为纯铝时Mg的原子半径和电负性分别为1.72A，1.23V，Al的原子半径和电负性为1.82A，1.47 V，Al原子半径和电负性与镁的相差均不大，并且从Mg-A1二元相图上来看，Al元素在镁基体中均有一定的固溶度且可以与镁元素形成多种化合物，保证了渗层形成的首要基本条件。此外，趾是镁合金中最常用的合金元素，且由文献资料可知，镁合金经扩渗铝处理可以提高合金的耐蚀性能。因此，本研究把铝粉、锌粉作为的扩渗剂。

配置实验所需渗剂按质量配置比例如：下1)铝粉100%， 2)铝粉：锌粉=1:1。

图2.7 电子天平

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用电子天平如图2.7称取铝粉(300目)150g置于容器中作为扩渗处理的渗剂Al；按照质量比例1：1，称取锌粉(200目)100g，铝粉100g置于坩埚内用玻璃棒变换不同的方向搅拌1小时使它们尽量均匀。 2.3 扩渗工艺参数的确定 2.3.1 扩渗温度

通常镁合金采用的固溶处理的温度为0.9~0.95Tm，Tm表示铸锭实际开始熔化温度。本研究采用固溶温度作为扩渗温度，如果温度过高，易产生过热组织，则将来的热加工半成品组织粗大，使性能急剧下降。温度过低，则扩渗速率较慢，时间要延长，浪费能源，生产周期长。根据以上分析，确定将本试验合金固溶处理温度定为定为390℃、430℃和470℃。 2.3.2 扩渗时间

扩渗时间为温度达到调节的扩渗温度后的保温温度分别取4h、6h和8h； 2.3.3 扩渗过程

图2.8 超声波清洗机

把打磨好的试样放入盛有丙酮的烧杯内，在超声波仪器(图2.8)去除表面油质和别的杂质，再在烘箱(图2.9)内烘干，然后把清洗过的试样埋入有渗剂的坩埚内并压实，

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放进温度可控电阻炉(图2.10)中，设定扩渗温度开始加热，当温度达到设定的扩渗温度后，电阻炉会进入保温状态，此时开始计时。即在不同的温度下进行不同时间的扩渗处理。

图2.9 烘干箱 图2.10 温度可控箱式电阻炉

2.4 组织分析和性能测试 2.4.1 组织分析

扩渗层组织和扩渗层厚度测试采用C2003BE金相显微摄影仪和Quanta 250FEG扫描电镜(SEM)，扫描电镜如图2.11所示。试样观察前用4%的硝酸酒精溶液浸蚀3~5s，观察渗层厚度的试样需要把观察面抛光后浸蚀。

图2.11 扫描电镜示意图