黄河科技学院材料成型毕业论文 - 图文(7)

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扩散常数，Q为扩散激活能，T为扩散温度，R为摩尔气体常数[51]。扩散系数D与温度成指数关系，说明T对D有强烈的影响。当温度升高时，扩散系数变大，扩散进入基体表层的渗剂原子速率和渗剂原子向基体内部扩散的速率以及生成金属间化合物的速率都会加快，同等保温时间下，渗剂元素扩渗入试样表层形成固溶体和金属间化合物的量也必定增加，有利于扩渗层的形成和增厚。其次，温度越高，渗剂原子获得的能量越大，则它脱离原来的晶格形成活性原子的几率越大。这将导致基体表面吸附活性原子与活性原子向里扩散达到平衡时的基体表面活性原子浓度值变大，从而增加扩渗层的厚度。

在反应生成新相的扩散中，温度也是影响新相长大的因素。当扩散温度高，以点阵扩散为主，而扩散温度较低则以晶界扩散为主。一般当扩渗温度小于0．5Tm时，xn=kt，n>2，即x值相对较小。但升高温度将使反应热?H增加，不利于形成稳定相。这也说明了温度要适中。

总而言之，扩渗温度不能过低，温度过低，扩渗速度太慢甚至扩渗元素的能量达不到其激活能，不能产生活性原子，扩渗过程无法进行。扩渗温度也不能太高，温度过高会使基体晶粒粗化，改变整个基体，降低其性能。所以，扩渗温度在一定的温度范围内才能得到理想的渗层。 2、扩渗时间的影响

扩渗时间对形成扩渗层的影响主要是影响原子在基体中的扩散距离。而扩散过程中原予的平均距离可表示为

，式中t为扩散时间；c为几何因素所决定的常

数； D为扩散系数。由公式可以看出，保温时间t的方根与平均扩散距离成正比，即保温时间越长，原子在基体中扩散的越远。在一定的扩渗温度下也必须保证一定的保温时间，如果保温时间太短则不会形成连续的扩渗层甚至不形成合金层。扩渗过程首先要基体表面吸附活性原子，而固体的粘附作用只有当固体断面很小并且很清洁才能表现出来，这是因为粘附力的作用范围仅限于分子间距，而任何固体表面从分子的尺

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度上看总是粗糙的，因而它们在相互接触时仅为几个点的接触[52]。因此，刚开始扩渗金属粉末只是在和其金属基体的接触点处渗入，这就是扩渗时间过短就不能在基体表面形成连续扩渗层的原因[53]。

扩渗时间的延长会使扩渗元素的进入量和金属间化合物的生成量增加，并削弱晶界扩散优势的影响，最终使扩渗层的成分趋于均匀化。扩渗时间的延长不会使基体和扩渗原子的活性增加也不会使扩散系数变大，同样不会使扩渗原子进入基体，在基体中扩散和生成金属间化合物的速率发生变化。简言之，扩渗保温时间的延长就是扩渗层生成量累积和均匀化的过程，因此保证足够的扩渗时间是获得满意扩渗层的必要条件之一。同样，扩渗时间不能太长，渗层有一定的厚度后再延长时间不会对渗层厚度增加产生大的影响，且时间过长会影响生产周期并使性能降低。因一般的扩渗温度都在再结晶温度以上，时间过长会使得基体材料的晶粒长大，使基体整体改变降低其性能。

3.3 试样硬度测试分析

由于镁的密度小，它的合金也以质轻著称。一般镁合金的密度在1.8g·cm-3以下，质地较软，不能够很好的利用起来，所以为了能够更好的利用镁合金自身的优越性提高对其利用率，在一些工业生产中需要提高镁合金的硬度。本次试验我们通过测试不同情况下的镁合金的硬度值，并进行比较，观察并分析改变镁合金的一些加工条件后，镁合金的硬度值是否会发生变化，且其变化会有何规律。测得试样的硬度值如表3.1所述为镁合金未扩渗试样的的硬度值及其经过在440℃温度是通过改变时间条件变化进行热处理后的硬度值与在440℃时，不同时间下试样经过分别扩渗Al及Al-Zn后硬度测试值。

采用HVS-1000数显显微硬度计，载荷0.1HV，加载时间30s，准确操作显微硬度计，测得如下数据表3.1

且由表3.1述测试数据制的相关硬度曲线（图3.7）。

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表3.1 镁合金不同情况测得硬度值

渗 Al 扩 渗 Al-Zn 扩 渗 8 4 6 8 4 6 8 54.2 73.0 88.4 90.5 73.2 84.9 86.9 52.7 73.3 87.6 87.6 73.5 86.5 90.7 51.0 71.6 85.8 86.9 74.2 85.5 88.4 52.3 70.7 86.5 89.2 72.2 83.0 87.9 53.2 71.0 85.3 88.7 71.6 87.7 90.6 次数 1 时间h 2 3 4 5 未 扩 -- 4 6 48.4 49.2 49.7 47.9 48.7 51.6 48.4 50.9 52.0 49.2 52.7 52.5 47.0 52.7 52.2 如图3.7，扩渗后的试样其硬度明显比未扩渗试样的硬度高得多，且随着扩渗保温时间的增加而增高，在达到一定温度时随着温度的增加硬度值增长速率变慢甚至降低。

图3.7 硬度曲线

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3.4 腐蚀性能测试 3.4.1 浸液腐蚀

浸液腐蚀是用3.5%的NaCl溶液对试样进行腐蚀，具体内容是:选择温度在440℃时的扩渗试样与未扩渗试样进行浸液腐蚀，腐蚀开始前先把试样表面用酒精清洗干净，在烘干箱中烘干取出，测得试样的表面积和质量，然后把试样悬挂在3.5%的NaCl溶液中开始腐蚀，然后计时每隔12小时取出一次进行相关数据记录包括试样现有的表面尺寸与质量。在每次取出腐蚀过的试样进行测量时需把表面的腐蚀产物取出这需要用专门的清理夜，清理夜的配置所需化学物质有CrO3、BaNO3和蒸馏水按照比例为20% CrO3、2% BaNO3其余为蒸馏水配置100ml腐蚀产物清理夜。

图3.8 AZ91D镁合金及扩渗试样表面腐蚀照片

对基体材料AZ9lD以及扩渗组织最好的扩渗试样进行浸泡腐蚀实验，通过对比观察得出，在腐蚀浸泡12h时，基体AZ91D镁合金表面出现少许腐蚀点，而扩渗试样没有出现腐蚀点。浸泡腐蚀时间为24～72h时，基体表面腐蚀坑不断加深加大，腐蚀速度加快，而扩渗试样仍然看不到明显的腐蚀点。当浸泡时间达到96 h 时，宏观观察可看到AZ91D镁合金表面出现了很大的腐蚀坑，而扩渗试样表面开始Ⅲ现不明显的腐蚀点。从上面的观察可以看出。扩渗后镁合金表面的耐蚀性得到了很大的提高。因为扩渗后基体表面生成的扩渗层由表面合金层AlMg2Zn与Mg-A1-Zn 固溶体区构成。其电极电位明显高于基体组织，同时其组织也细密均匀，这些都有利于镁合金表面耐蚀性

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的提高，所以扩渗使镁合金表面的耐蚀性有很大提高。图3.8(a)为AZ91D 镁合金表面腐蚀96 h 后的腐蚀形貌，可以看到组织呈大片的连续状，基体表面已经基本全面被腐蚀了。图3.8(b)为440℃，8h扩渗试样在浸泡96h后表面组织形貌。可以看出组织呈不连续分布，试样表面只是被轻微的腐蚀。从显微腐蚀形貌对比同样可以看出，扩渗后镁合金的耐蚀性得到了很大的提高。 3.4.2 电极腐蚀

通过对比镁合金经盐水腐蚀后的表面形貌来评价镁合金耐腐蚀性能是一个很粗糙的方法，只能定性说明耐蚀性能的好坏。因此，除此之外，还在RST5000电化学工作站上，通过测量试样在3.5％NaCl溶液中的自腐蚀电位和极化曲线来对合金的耐蚀性能进行评定。腐蚀电位测定在由世瑞斯仪器科技有限公司生产的RST5000电化学工作站上进行，采用标准的三电极体系，试样为工 …… 此处隐藏：1724字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……