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AZ91D镁合金纳米化表面低温扩渗Mg-Al合金层的组织结构研究

AZ91D镁合金；冷喷涂；表面纳米化；热扩渗；Al合金化层；组织结构

针对镁合金表面传统热扩渗Mg-Al合金层制备温度过高的问题，基于纳米化可显著降低热扩散温度的机理，首先采用冷喷微粒喷丸技术实现AZ91D镁合金表面纳米化，再分别以纯Al粉末和混入70%（体积分数）大粒径Mg17Al12喷丸颗粒的Al/Mg17Al12混合粉末为原料，在AZ91D镁合金表面冷喷涂制备了两种不同致密度纯Al涂层，研究了不同热扩散温度下（200℃、240℃、360℃、400℃），AZ91D镁合金表面低温扩散Mg-Al合金层厚度和结构的变化规律。结果表明：AZ91D镁合金基体表面经纳米化处理后，在较低温度（200℃）下进行热处理，两种冷喷Al涂层与基体界面均有Mg-Al合金层出现，但厚度和连续性存在差别，致密Al涂层获得的Mg-Al合金层厚度更大且呈连续分布。分析原因，这与基体纳米化表面的高活性以及涂层与基体界面结合程度的高低有关。研究发现，在360℃之前，随着热处理温度升高，两种Al涂层与基体间Mg-Al扩散层的厚度均显著增加，且厚度随着Al涂层致密度增加而增加。但在360℃热处理后，两种涂层与基体间扩散层的厚度基本相同。这与此时温度较高，Mg、Al原子的扩散性能显著增加，从而导致涂层与基体界面结合状态的影响有所下降有关。总之，通过对AZ91D镁合金进行表面纳米化处理，可以显著减低Al涂层与基体间形成连续Mg-Al扩散层的扩散温度，这将有望提高镁合金的耐腐蚀性能，并降低过高热处理温度对镁合金基体组织和性能的影响。