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1、精品论文毕业设计（论文）题目微弧氧化复合处理工艺对镁合金表面防护膜层结构及耐蚀性的影响 专业材料成型及控制专业 班级学号学生指导教师文献综述 二一二 年前言部分前言 目镁是一种储量十分丰富的元素, 在地壳中占第八位 1 , 仅死海的镁资源就能提供人类使用22000 年 2 。目前使用最广的是镁铝合金，其次是镁锰合金和镁锌锆合金。主要用于航空、航天、运输、化工、火箭等工业部门。在实用金属中是最轻的金属，镁的比重大约是铝的2/3，是铁的1/4。它是实用金属中的最轻的金属，高强度、高刚性。镁合金是最轻工程金属材料之一，具有很好的比强度、比刚度等性能，特别适合制造要求重量轻、强度高、减震降噪的工程结构
2、部件和要求一定强度的壳体类零件。镁合金及其相关技术的发展促进了镁合金在各个领域的应用。 近年来,镁合金的研究和应用已受到美、德、澳、日等发达国家和地区的高度重视,加大了对镁合金开发和应用研究的投入并且相继出台了一些大规模的镁研究计划。中国具有丰富的镁资源,为了将中国的镁资源优势转变为技术、经济优势,国家加大了对镁合金相关技术的支持力度,推动镁合金的开发应用。3 一 相关概念1.1镁（Magnesium）的定义11828年被发现的银白色轻金属，无磁性。 2原子数12，化学代号为Mg，电子结构为2-8-2，为六方最密堆积晶体结构。 3熔点为650，沸点为1107（2024.6F）。 4为地壳第六丰
3、富之金属元素，为海水中排名第三之金属元素，也为地表含量第三之常用金属元素。 5工业生产镁始于1886年的德国，1990年全世界生产235万公吨。1.2镁合金的了解 镁合金是以镁为基加入其他元素组成的合金。其特点是：密度小（1.8g/cm3镁合金左右），比强度高，弹性模量大，散热好，消震性好，承受冲击载荷能力比铝合金大，耐有机物和碱的腐蚀性能好。主要合金元素有铝、锌、锰、铈、钍以及少量锆或镉等。 镁合金是实际应用中最轻的金属结构材料，但与铝合金相比，镁合金的研究和发展还很不充分，镁合金的应用也还很有限。目前，镁合金的产量只有铝合金的1。 镁合金性能如下： （1）重量轻。镁合金是最轻的工程结构材料
4、，镁的密度1.74，约为钢的1/4，铝的2/3，相比，为工程塑料的1.5倍。 （2）比强度、比刚度高。镁合金的比强度明显高于铝合金和钢，比刚度与铝合金和钢相当，而远远高于工程塑料，为一般塑料的10倍。 （3）振动性好。在相同载荷下，减振性是铝的100倍，钛合金的300500倍。 （4）电磁屏蔽性佳。 （5）散热性好。一般金属的热传导性是塑料的数百倍，镁合金的热传导性略低于铝合金及铜合金，远高于钛合金，比热则与水接近，是常用合金中最高者。 （6）耐蚀性好。镁合金在耐腐蚀性为碳钢的8倍，铝合金的4倍，更为塑料材料的10倍以上。 （7）质感佳。镁合金的外观及触摸质感极佳，使产品更具豪华感。 （8）可
5、回收性好。只要花费相当于新料价格的4%，就可将镁合金制品及废料回收利用。 此外，镁合金的液态成形技术4也有发展，它主要有金属型铸造、砂型铸造、低压铸造、差压铸造、消失模铸造、压力铸造和挤压铸造等。 1.3微弧氧化技术的了解 微弧氧化技术是近几年在国内新兴的一种镁合金表面处理技术511，它通过微区瞬间高温烧结作用直接把基体金属变成氧化物陶瓷，形成的陶瓷层具有多孔状结构（其原理是通过脉冲电参数和电解液的匹配调整,在Al 、Mg、Ti 等轻合金表面产生微区弧光放电,进而在金属表面原位生长出一层陶瓷层,以起到改善材料的耐磨、耐蚀、耐热冲击及绝缘性能的作用），因此提高微弧氧化陶瓷层的致密性和耐蚀性， 目
6、前已成为实用性强、应用面广的镁合金表面防护新方法。微弧氧化工艺以其技术简单、效率高、无污染、处理工件能力强等优点而引起企业界的极大关注. 目前,国内有关微弧氧化技术的研究主要集中在陶瓷层的组织结构分析、溶液体系和电参数对陶瓷层性能的影响等方面,而对微弧氧化过程中陶瓷膜层的形成和生长机理的探讨较少.因此有必要研究镁合金微弧氧化过程中陶瓷层的初期形成及其后的生长机制,为得到均匀致密的陶瓷层及该技术在镁合金防腐处理的应用上提供实验依据.国内外对电解液体系及电参数在镁合金微弧氧化研究中的作用进行广泛的研究。 主题部分二 历史2.1镁及镁合金的发展 1808年在实验室制得纯镁，1886年镁合金在德国开始
7、工业化生产，1930年德国首次在汽车上运用镁合金73.8Kg，1935年苏联首次将镁合金用于飞机生产，1936年德国大众用压铸镁合金生产甲克虫汽车发动机传动系统零部件，1946年达到单车镁合金用量18Kg，1938年英国伯明翰首次将镁合金运用到摩托车变速箱壳。20世纪40年代皮江炼镁法发明，由于工艺简单，生产成本大幅降低，使全世界的原镁产量大幅增加，但能源消耗大，污染环境严重。此前所用的电解法炼镁，虽然洁净，但生产成本较高。 20世纪90年代初开始，世界对镁的需求量大幅度增加，原镁的产量和消费量随之迅速增长，进入21世纪全球原镁生产能力已超过60万吨，国际上镁产业的布局情况是，原镁生产以中国、
8、加拿大、澳大利亚、独联体国家为主，其中以中国和加拿大的原镁生产能力增长幅度较大。据统计，2002年世界原镁产量为：中国27万吨，加拿大11.7万吨，美国4.5万吨，挪威4.2万吨，俄罗斯4万吨，以色列2.75万吨，法国1.7万吨，乌克兰1.5万吨，巴西1.2万吨，哈萨克斯坦1万吨，塞尔维亚0.5万吨，印度900吨。当前，西方发达国家已基本不进行对环境影响较大的原镁生产，而进行具有优良特性的镁合金的研究与开发。我国原镁产量约占全球总产量的70%，是世界上第一大原镁生产国和出口国。2003年我国原镁产量、出口量分别为35.4和29.8万吨,分别较上年的26.8、20.9万吨增长32.1%和42.6
9、%。下表为2000-2003年我国及全球原镁产量。 金属镁主要用于：作铝基合金的重要添加元素，这部分用量约占镁的总消耗量的43%左右；用于镁合金制造各种零部件的用量已达到镁消耗量的35%左右；镁用于炼钢脱硫约占13%；此外镁还用于阴极保护材料、金属还原剂和化工行业等。世界镁的消费区域主要集中在北美和欧洲地区，其消费量约占全球总消费量的3/4。 再说说镁合金，按合金组元不同主要有AZ系（Mg-Al-Zn-Mn）、AM系（Mg-Al -Mn）、AS系（Mg-Al-Si-Mn）、AE系（Mg-Al-RE）、ZK 系（Mg-Zn-Zr）、Z系（Mg-Zn-RE）等。 在航空航天应用上，镁合金由于其低密
10、度、高比强度的特性使得其很早就在航空工业上得到应用，航空材料减重带来的经济效益和性能的改善十分显著，商用飞机与汽车减重相同重量带来的燃油费用节省，前者是后者的近 100倍。而战斗机的燃油费用节省又是商用飞机的近10倍，更重要的是其机动性能改善可以极大提高其战斗力和生存能力。 在交通运输业应用上，据测算，汽车所用燃料的60%消耗于汽车自重，汽车自重减10，耗油将减少8-10%，其燃油效率可提高5.5，如果每辆汽车能使用70公斤镁，2的年排放量就能减少30 。 其它领域，镁牺牲阳极作为有效的防止金属腐蚀的方法之一，广泛应用于长距离输送的地下铁制管道和石油储罐，作为镁牺牲阳极的镁合金有万吨年的市场需
11、求量，且每年以的速度增长；镁合金型材、管材，以前主要用于航空航天等尖端或国防领域，近几年由于镁合金生产能力和技术水平的提高，其生产成本已下降到与铝合金相当的程度，极大地刺激了其在民用领域的应用，如用做自行车架、轮椅、康复和医疗器械及健身器材等。 三 现状 国内外对Mg-Al系合金研究较多, 而对Mg-Zn系合金研究较12。随着科技大的快速发展，治炼金属业越来越成熟，Mg-Zn系合金的主要研究成果之一是新Mg-Zn-Cu合金的开发1314，较典型的合金有ZC63(Mg-6Zn-3Cu-0.5MnZC62(Mg-6Zn-1.5Cu-0.35Mn)。其中, ZC63具有中等室温强度，使用温度可 到1
12、50；而ZC62的室温和高温性能都优于AS21。有研究15表明，在Mg-Zn-Al合金中加入Ca或Sr有利于提高Mg-Zn合金的抗蠕变性能，且Ca比Sr更有效。Luo等发明了一种新型的Mg-Zn-Al-Ca 耐热镁合金，从材料成分上看，其主要成分为Mg-8%Zn-5%Al-(0.6-1.2%)Ca。这种合金成本低，铸造性能及耐蚀性能好，高温力学性能优良。 各国纷纷加大镁合金制品的研发力度，尤其是20世纪90年代以来，相继出台了镁研究计划，开展了大型的产、学、研联合攻关项目和计划。德国政府制订了一个投资2500万德国马克的镁合金研究开发计划，主要研究压铸合金工艺，快速原型化与工具制造技术和半固态成型工艺，以提高德国在镁合金应用方面的能力；1993年欧洲汽车制造商提出公升汽油轿车的新概念，美国也提出了PNGV（新一代交通工具）的合作计划，其目标是生产出消费者可承受的每百公里耗油公升的轿车，且整车至少80以上的部件可以回收，这些要求迫使汽车制造商采用更多高新技术，生产重量轻、耗油少、符合环保要求的新一代汽车；日本通过了家电回收法，以限制工程塑料的使用，率先将镁合金用于笔记本电脑、移动电话、数码相机、摄像机上，并计划推广到家电和通讯器材等领域。 四 发展趋势 随着经济的不断发展已经开发的镁合金有百余种,主要Mg2Al,Mg2Z
