镁合金疲劳性能的研究现状_高洪涛
镁合金疲劳性能的研究现状
高洪涛,吴国华,丁文江
(上海交通大学材料科学与工程学院,上海200030)
摘要:针对近几年镁合金疲劳性能的研究进行总结,从冶金因素、形状因素、加载制度、介质和温度等方面考察对镁合金疲劳性能的影响。归纳提高镁合金抗疲劳性能的途径:热处理、滚压强化和喷丸处理等。提出对镁合金疲劳性能研究的展望。
关键词:镁合金;疲劳性能;影响因素;强化途径
中图分类号:TG146.2 文献标识码:A 文章编号:1000-8365(2003)04-0266-03
Review on the Fatigue Behavior of Magnesiu m Alloys
GAO Hong-tao,W U Guo-hua,DI NG W en-jiang
(Schoo l of M aterials Science and Engineering,Shang hai Jiaotong U niversity,Shang hai200030,China)
A bstract:This report provides some of the results of magnesium alloy s studying,especially about its fatigue behavior, in recent years.The facto rs that influence the fatigue behavior of magnesium alloy s can be given from several aspects of metallurgy,form factor,loading system,medium and tem perature.The strengthening methods can be concluded in three aspects.One is heat treatment;the o ther tw o are roller burnishing and shot blasting.In addition,the prospect of fatigue behavio r observation on mag nesium alloy s is discussed.
Key words:M ag nesium alloy;Fatigue behavior;Influencing factors;Strengthening approach
综合性能优良的镁合金已大量应用于航空航天、汽车、电子等领域[1]。据预测,从2001～2007年,镁合金铸件在汽车上的用量将以25%～30%速度递增[2]。
随着镁合金需求的急剧增加,对其性能要求也越来越高。本文总结近几年镁合金疲劳性能方面的研究,以及提高其性能的建议。
1 镁合金的疲劳与断裂
M g属于密排六方结构,此类金属的塑性变形取决于c/a(c为点阵的高,a为基面的边长),Mg的c/a=1.6235,略小于按原子为等径刚球模型计算出的轴比1.633。孪晶和疲劳变形与现存孪晶的结合是疲劳变形的主要形式,滑移带沿着孪晶带堆积的区域是一些常见的裂纹源。许多微裂纹是一些微空洞造成的。位错环集团是Mg典型的疲劳位错结构。
镁合金的疲劳断裂是由最大剪应力控制的,并且沿着最大剪应力方向扩展。它的解理断裂发生在高指数面上,并且裂纹的形态因孪晶和滑移而强烈变化着。镁合金疲劳断裂结构中也有一些韧窝特征,它们来源于加载过程中出现并长大直到在塑性应变和塑性断裂条件下联合起来的微空洞,在沉淀相-基体界面处结合力较小,沉淀相或者夹杂物的破碎、局部的应力集中
收稿日期:2003-02-17; 修订日期:2003-03-24
基金项目:国家863计划资助项目,编号:200233AA1100.
作者简介:高洪涛(1976- ),河南洛阳人,博士生.研究方向:镁合金的研究与开发.都可能形成一些微空洞。
2 影响镁合金疲劳性能的因素
2.1 冶金因素
微观组织对疲劳裂纹的萌生和扩展有很大的影响[3]。砂型铸造M g-Zn-Zr合金,不管是铸态还是热处理态,晶粒越粗大,疲劳强度越低。另外,第2相质点或颗粒也影响镁合金的疲劳行为,第2相的切变模量和第2相质点间的平均距离是影响疲劳裂纹扩展速率的重要参数。另外,在小的ΔK区域,镁合金位错密度越高,疲劳裂纹扩展速率就越低。
镁基复合材料的疲劳性能与断裂特征与其基体上增强颗粒和晶须的尺寸和形态关系密切[4],含20% SiC晶须的AZ91D镁基复合材料低周疲劳断裂后发现,由于晶须散乱的分布于基体之上,裂纹表面粗糙并且裂纹扩展路径看起来很弯曲。断裂组织观察表明疲劳断裂扩展区和最后断裂区没有明显区别,并且特征是解理断裂。
在冶炼过程中,不可避免的引进一些夹杂物。这些夹杂物引起应力集中从而降低镁合金的抗疲劳能力,如果夹杂物是尖角,危害更大。夹杂物分布不均匀时,也会降低疲劳强度。
2.2 形状因素
(1)缺口敏感性及表面状况
镁合金比铝合金和钛合金有更大的缺口敏感性,变形镁合金比铸造镁合金有更大的缺口敏感性。
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铸造技术
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镁合金S -N 曲线疲劳数据一般取自于表面抛光试样,但是如果表面不抛光,由于一些表面缺陷可以作为疲劳裂纹源使疲劳强度降低。
2.3 加载制度
增加平均应力则降低疲劳强度,这在高强度镁合金中表现得没有在低强度镁合金中显著。增加应力比也会降低疲劳强度。2.4 介质的影响
(1)腐蚀环境
在腐蚀介质(大多数为盐溶液)中的疲劳强度比在实验室空气中有明显下降。一般来说,镁合金对腐蚀环境非常敏感。它们的腐蚀疲劳强度可能降低到空气中的10%。自来水环境中的疲劳S -N 曲线比在空气中更陡,海水比自来水有更强的腐蚀作用,因为氯离子同镁合金表面的保护膜反应,使之失去保护作用。水蒸气降低镁合金疲劳抗力,氢脆是主要的原因。
通过研究高强镁合金AZ80在空气中与在0.5%和3.5%NaCl 水溶液中以及压铸镁合金AZ91HP 在空气中与在5%NaCl 盐雾中的疲劳行为[6],表明盐水和盐雾恶化镁合金的疲劳性能[9],并且随着循环次数的增加,腐蚀液对疲劳强度的影响越来越显著。
图1是变形镁合金AZ31在3.5%NaCl 水溶液中进行腐蚀疲劳试验后的断面形貌[9]
。
(a )腐蚀坑 (b )韧窝特征
图1 变形镁合金AZ31腐蚀疲劳试验后断面形貌Fig .1 Section morphology o f AZ31alloy which is tested by
corrupting and fatig ue
(2)磨损环境
磨损环境下的镁合金的疲劳强度可比在空气中降
低50%。对于硬度高、疲劳强度高的镁合金,磨损环境对其影响不显著。在磨损疲劳环境中,镁合金表面经常形成氧化物和氮化物,缺口敏感性的影响也不太显著。磨损环境可以通过表面滚压、喷砂和喷丸来降低其影响。
(3)真空
通过研究不同成分和状态的镁合金的疲劳裂纹扩
展动力学表明,真空中应力强度因子门槛值ΔK th 和空气中相近。只是ΔK th 在真空中的增长率比在空气中更平缓,这一点和铝合金相似。镁合金真空室温条件
下的疲劳裂纹不清晰而且不规则,是由于镁合金真空中裂纹尖端塑性区尺寸比在空气中大。真空中和空气中的疲劳裂纹尖端塑性区的尺寸可用方程h =K max 2/(2πβ2σ0.2ps 2)描述,其中,系数β取决于合金的组织、状态、环境和温度。某种条件下,镁合金在真空中的疲劳裂纹扩展速率只有在空气中的1/20[7]。2.5 温度的影响
(1)低温
同样在真空条件下,室温时镁合金疲劳条纹不清晰、不规则,低温(如140K )时,镁合金疲劳条纹则如同在空气中一样的清晰和规则。对于镁合金MA12(T2态和T6态)的疲劳过程,当温度从193K 降到140K 时,发现裂纹尖端塑性区的尺寸减小。疲劳裂纹扩展速率随着温度的降低而降低,疲劳强度随着温度的降低而提高。
(2)高温
高温时镁合金弯曲疲劳试验的S -N 曲线和室温时有大致相同的形状,但是疲劳强度降低,疲劳寿命变短。对压铸镁合金AZ91循环变形行为的研究表明[3],在室温和130℃下,疲劳寿命数据都可以很好的遵循Manson -Coffin 定律。
铸造镁合金的高温疲劳强度一般低于变形镁合金。此外,文献[10]比较了镁合金和铝合金疲劳行为,发现125℃的温度对于镁合金的疲劳强度没有破坏作用,但此时铝合金的疲劳强度降低了。
随着温度的升高,铸造镁合金和变形镁合金疲劳的缺口敏感性降低,如超过220℃时,缺口敏感性几乎完全消失。
3 提高镁合金疲劳强度的途径
镁合金的疲劳断裂往往从表面、表面层或表面下层开始,尤其是在应力集中部位,因此,改善应力集中部位的承载能力,强化一定深度的表面层以克服薄弱环节便可显著提高镁合金的疲劳强度。
3.1 热处理
对于镁合金常常通过热处理来提高的它的抗疲劳性能[11]。固溶处理是最常用的热处理工艺。对于压铸镁合金AZ91HP 薄板试样,在相同的加载频率下,固溶处理能够降低疲劳裂纹扩展速率,但是随后的时效处理又加剧了疲劳裂纹扩展速率的提高。
经过研究热处理后的AZ91HP 合金在室温空气中的应变控制低周疲劳行为[12],发现经过不同热处理的试样在不同阶段表现出循环应变强化。固溶处理试
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267·《铸造技术》4/2003高洪涛等:镁合金疲劳性能的研究现状
样因为较高的应变强化,表现出比压铸试样和固溶时效试样长的疲劳寿命(高应变幅时)和短的疲劳寿命(低应变幅时),尽管它的屈服强度最低。应变幅大于0.005mm的疲劳断裂表面和拉伸试样断裂表面相似。SEM检测发现疲劳裂纹扩展区和最后断裂区是解理断裂,但是在裂纹扩展区的断裂面上发现一些浅的韧窝、滑移带和2次裂纹。
另外也有文献[13]对镁合金最佳热处理制度(如温度和时间)进行了研究。
3.2 喷丸处理和滚压强化
密排6方结构的镁合金的表面形变强化效果相当显著。常用的方法有机械抛光[6、11]、喷丸处理[6]和滚压强化[13]等。通过机械加工提高表面光洁度可提高镁合金的疲劳强度和疲劳寿命。喷丸处理有利于提高铸造镁合金和变形镁合金的表面质量,可使缺口试样疲劳强度提高20%以上。
机械抛光和喷丸处理都能提高镁合金在空气中的疲劳性能,但在NaCl水溶液中没有发现明显提高。滚压强化除了得到光滑的表面外,还在表面的足够深度处形成残余压应力,从而得到突出的疲劳性能,甚至在3.5%NaCl水溶液中也是如此[6]。表面滚压可以使ZM1镁合金的缺口疲劳极限提高到200%以上,较普通结构钢的表面强化效果高出一倍[13]。ZM1镁合金滚压时通过滑移和孪生两种方式进行塑性变形,伴随着位错密度的显著增高,使表面硬度大幅提高,并在表面层引入高的残余应力和使表面粗糙度得到显著改善,其中表面层的残余压应力是引起缺口疲劳极限大幅度提高和疲劳缺口敏感度显著下降的主导因素。
4 目前存在的问题及展望
疲劳行为是一个复杂的问题,涉及到力学、化学等多个学科,如腐蚀疲劳,由于腐蚀和疲劳的交互作用[14],影响因素很多,使得问题复杂。目前关于疲劳尤其是金属材料的疲劳研究很多,涉及到疲劳裂纹萌生、疲劳裂纹扩展、应力-寿命曲线和应变-寿命曲线等。但是各个方面的理论还不成熟、不完善。镁合金作为一种新型的结构材料,对其疲劳性能方面的研究仍处于初级阶段。作者就个人的观点提出以下几点看法和建议:一是疲劳性能与微观组织的关系研究不深入,关于密排六方结构材料疲劳的研究远没有对体心立方晶系(如铁)和面心立方晶系(如铝)研究的深入,以后应加强此方面的研究。二是镁合金疲劳性能的测试方面,因为疲劳性能的测试比较麻烦,目前主要是集中在做材料的应力-寿命曲线,而对于较复杂的应变-寿命曲线研究很少,从而使许多研究成果雷同,而没有一些新的或实质性的进展。三是镁合金的研究应该借鉴其它已成熟合金的研究成果,如钢和铝合金等。总之,目前对镁合金疲劳性能的研究还仅仅是一些试验性的结论,随着镁合金应用范围的不断扩大和研究的不断深入,此方面的研究成果必将系统化,进而形成成熟的理论,从而使镁合金的研究和应用提高到一个新的水平。
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·FO UN DRY TECHN OLOG Y V ol.24N o.4 Jul.2003
镁合金防腐蚀方案汇总
镁合金防腐蚀方案汇总 化学转化处理 镁合金的化学转化膜按溶液可分为：铬酸盐系、有机酸系、磷酸盐系、KMnO4系、稀土元素系和锡酸盐系等。 传统的铬酸盐膜以Cr为骨架的结构很致密，含结构水的Cr则具有很好的自修复功能，耐蚀性很强。但Cr具有较大的毒性，废水处理成本较高，开发无铬转化处理势在必行。镁合金在KMnO4溶液中处理可得到无定型组织的化学转化膜，耐蚀性与铬酸盐膜相当。碱性锡酸盐的化学转化处理可作为镁合金化学镀镍的前处理，取代传统的含Cr、F或CN等有害离子的工艺。化学转化膜多孔的结构在镀前的活化中表现出很好的吸附性，并能改镀镍层的结合力与耐蚀性。 有机酸系处理所获得的转化膜能同时具备腐蚀保护和光学、电子学等综合性能，在化学转化处理的新发展中占有很重要的地位。 化学转化膜较薄、软，防护能力弱，一般只用作装饰或防护层中间层。 阳极氧化 阳极氧化可得到比化学转化更好的耐磨损、耐腐蚀的涂料基底涂层，并兼有良好的结合力、电绝缘性和耐热冲击等性能，是镁合金常用的表面处理技术之一。 传统镁合金阳极氧化的电解液一般都含铬、氟、磷等元素，不仅污染环境，也损害人类健康。近年来研究开发的环保型工艺所获得的氧化膜耐腐蚀等性能较经典工艺Dow17和HAE有大程度的提高。优良
的耐蚀性来源于阳极氧化后Al、Si等元素在其表面均匀分布，使形成的氧化膜有很好的致密性和完整性。 一般认为氧化膜中存在的孔隙是影响镁合金耐蚀性能的主要因素。研究发现通过向阳极氧化溶液中加入适量的硅-铝溶胶成分，一定程度上能改善氧化膜层厚度、致密度，降低孔隙率。而且溶胶成分会使成膜速度出现阶段性快速和缓慢增长，但基本上不影响膜层的X 射线衍射相结构。 但阳极氧化膜的脆性较大、多孔，在复杂工件上难以得到均匀的氧化膜层。 金属涂层 镁及镁合金是最难镀的金属，其原因如下： (1)镁合金表面极易形成的氧化镁，不易清除干净，严重影响镀层结合力; (2)镁的电化学活性太高，所有酸性镀液都会造成镁基体的迅速腐蚀，或与其它金属离子的置换反应十分强烈，置换后的镀层结合十分松散; (3)第二相(如稀土相、γ相等)具有不同的电化学特性，可能导致沉积不均匀; (4)镀层标准电位远高于镁合金基体，任何一处通孔都会增大腐蚀电流，引起严重的电化学腐蚀，而镁的电极电位很负，施镀时造成针孔的析氢很难避免; (5)镁合金铸件的致密性都不是很高，表面存在杂质，可能成为
废酸处理工艺研究现状
废酸处理工艺研究现状
废酸处理的研究现状 摘 要 本论文通过对国内外废酸液现状及处理方法的分析，结合国内不同行业的现状，提出了废酸处理的措施和方法。这些措施和方法主要有: 焙烧法、浓缩法、中和法、萃取法、离子交换树脂法等。焙烧法探讨了对盐酸洗涤废液进行处理和资源回收中应用喷雾焙烧工艺的技术问题。介绍了喷雾焙烧法的工艺过程，确定了基木工艺参数并讨论了各参数的变化对氧化铁粉质量的影响。龚家竹、江秀英等在硫酸法生产钛白粉过程中稀硫酸的浓缩除杂方法中公开了硫酸法生产钛白粉过程中稀硫酸的浓缩除杂方法。对于付智娟的盐酸酸洗废液中和氧化置换工艺研究中的中和法是以盐酸酸洗废液的无害化和资源化为出发点，通过中和氧化制换过程的理论分析、工艺流程的研究，得出最佳工艺参数。李梅香的粗苯精制废酸的再生研究中的萃取法是利用相似相溶原理，使废酸中的有机物转移到萃取剂中，从而使硫酸分离出来。而对于离子交换树脂法，孙金茂等的废盐酸的再生利用是利用某些离子交换树脂可从废酸溶液中吸收盐酸而排除金属盐的功能来实现酸盐分离的；而李长海、史鹏飞等的由弱碱性阴离子树脂分离β- 萘磺酸则是利用Indion860 树脂处理β- 萘磺酸废液,从而将β-萘磺酸分离出来。通过实例简单介绍各种方法的现状、原理和优缺点。 关键词：废酸; 焙烧法; 浓缩法; 中和氧化法; 萃取法; 离子交换树脂法
The Study Situation of Waste Acid Processing Abstract The present paper through to the domestic and foreign acid pickle present situation and processing method's analysis, the union domestic different profession's present situation, proposed the waste acid processing measure and the method.These measures and the method mainly have: roasting, concentration techniqu, the neutral oxidation, ion exchang, extraction, erude benzol refining . In the hydrochloric acid pickle liquor neutral oxidation replacement technical study's neutrodyne system is changes into the starting point by the hydrochloric acid pickle liquor detoxification and the resources, trades the process through the neutral oxidized system the theoretical analysis, the technical process research, obtains the best technological parameter. The method of roasting discussed has carried on processing and the resource recovery to the hydrochloric acid wash waste liquid applies the atomization roasting craft the technical question. In the sulfuric acid method production titanium oxide powder process the dilute sulphuric acid concentration publicized in the sulfuric acid method production titanium oxide powder process except the mixed method in the dilute sulphuric acid concentration to eliminate the mixed method. In the crude benzene purification waste acid's regeneration research's extraction method is the use similar dissolves the principle, causes in the waste acid the organic matter to shift to the extracting agent, thus causes the sulfuric acid to separate. Introduces each method simply through the example the present situation, the principle and the good and bad points
镁合金使用寿命以及性能特点
如何提高镁合金的耐高温性能? 镁合金在汽车制造、航空工业等方面的应用要求具有一定的高温性能和抗蠕变性能，稀土镁合金(AE系列)能提高合金的高温强度和蠕变强度。研究表明，加入一定量的锡可改善合金的高温强度;加人硅可改善合金的蟠变强度;加人鳃可提高合金的高温(超过300℃)性能;加入银可提高合金的高温强度和蠕变强度。 在Mg-5Al-1 Zn-1 Si合金中加人0.5%(质量分数)的锑，使合金在150℃时的强度从168 MPa上升到178MPa,屈服强度也从81 MP。上升到90MPa，抗冲击韧性值从21J上升到30J。 稀土会使镁合金的室温性能变差，为此，加人一些短纤维、晶须、颗粒等复合材料，以改善合金的室温和高温性能。在Mg-/Li合金中加人一定的Mg0/Mg 2 Si颗粒，使合金的高温抗蠕变。性能在温度达210℃前得到显著改善，而且随着温度的升高，改善效果更为明显。 笔记本电脑和手机外壳等在一定的工作温度范围内，要求其尺寸稳定性(抗蠕变性能)要好。与现有的工程塑料相比，不会因环境改变而改变的镁基耐高温复合材料的性能优势可得到充分施展。镁基复合材料的制备方法主要有真空(或保护性气氛)浸渗法、粉末冶金法、薄膜冶金法、搅拌铸造法。 提高镁合金材料使用寿命有何技术措施? 镁是活泼的金属元素，标准电极电位为负值，且绝对值很大，导致镁及镁合金的耐腐蚀性很差，这阻碍了镁合金产品在应用中发挥优势，限制了其应用范围。 镁合金腐蚀的直接原因是合金元素及杂质元素的引入导致镁合金中出现第二相。镁合金的腐蚀形态有:电偶腐蚀、点蚀、应力腐蚀开裂、晶间腐蚀和丝状腐蚀以及高温氧化。镁合金发生电化学腐蚀与溶液的pH值、溶液的性质、合金的成分及所处的环境有关。 为提高镁合金材料的使用寿命，应控制冶金因素以提高镁合金的耐腐蚀性，具体包括合金元素、杂质元素、相组成和微结构。表面处理技术的研究，如镁合金的化学转化处理、阳极氧化、等离子微弧阳极氧化、金属镀层和物理气相沉积涂层技术等，为等离子技术提高镁合金的耐腐蚀性带来了新的生机。为改善镁合金的耐腐蚀性能，有人采用离子注人、激光退火和快速凝固新工艺，特点是使金属表面形成一层成分均匀的、无定形的表面结构膜。 采用高频感应对镁合金进行表面合金化处理的研究结果令人满意，通过对ZM5镁合金样品在4OkHz的高频感应炉加热处理后空冷到室温，与未经感应处理的样品相比，其耐腐蚀性能大幅度提高，表层组织相结构的变化可有效地抑制镁合金的整体腐蚀。 微弧氧化技术是另一种新型的金属表面处理技术，其原理是将材料置于电解质溶液中，利用高电流高电压的作用，在基体金属表面上生成一层基体金属氧化物陶瓷层，且致密无缺陷，以提高金属的防腐蚀性能。MB8镁合金的实验表明，微弧氧化陶瓷层厚度与提高耐腐蚀性能的关系不大，非晶态氧化镁陶瓷层的耐腐蚀性能优于晶态氧化镁陶瓷层。 镁基大块非晶合金有何特点? 非晶态合金具有良好的性能。传统的非晶态合金是高速急冷(冷速大于105K/s)条件下形成的，呈粉状、(纤维)丝状、薄带或薄膜(最大厚度不超过50μm)形态，使其应用受到限制。大块非晶是指在三维尺寸都大于1mm的合金块体。镁基大块非晶合金具有较好的力学性能和低密度，被认为是一种极具应用潜力的轻质高强度材料。有报道称，用水淬法能制备出直径 为12 mm的镁基大块非晶合金—Mg 65Y 10 Cr 15 Pd 5 。镁基大块非晶合金在373K的温度下，屈服应 力为550MPa;在室温下为822MPa,硬度为HV220。对镁基大块非晶合金Mg 80Y 10 Cu 10 。的试验发 现，其伸长率为7%。
镁合金力学性能的研究
Mg-Zn-RE-Zr合金的拉伸力学性能和微观结构的发展文章中将成分为Mg-5.3Zn-1.13Nd-0.51La-0.28Pr-0.79Zr的铸件进行热挤压，并且对挤压比和温度对显微组织和力学性能的影响进行了研究。结果表明当挤压比从0提高到9的时候铸态合金晶粒变粗大，共晶成分沿着挤出方向拉长。然而,进一步提高挤压比率对晶粒细化和改善合金的力学性能的影响不大。动态再结晶是热挤压过程中晶粒细化的主要机制，提高挤压温度导致出现等轴晶粒。与此同时,力学性能随挤压温度的升高而降低。
目录 第1章介绍 (3) 第2章试验方法 (4) 第3章实验结果 (5) 3.1铸态合金显微组织 (5) 3.2挤压合金的微观组织演变 (9) 3.2.1改变挤压比和温度对微观组织的影响 (9) 3.2.2挤压比和挤压温度对力学性能的影响 (12) 第4章讨论 (16) 第5章.结论 (18) 第6章致谢 (20)
第1章介绍 镁合金因其低密度、高特定的刚度和良好的阻尼能力在汽车和航空工业上吸引了人们的注意[1]。镁合金可以大致分为含铝合金和无铝合金[2]。广泛使用镁合金属于Mg-Al系列，比如AZ91和AM60，它们具有良好的铸造性能和较低的成本[3]。然而,因为他们的机械性能和热稳定性差，这些合金的应用受到了限制[4]。与Mg-Al系列相比,Mg-Zn系列的合金,比如ZK60系列合金，是具有很大发展潜力的低成本高强度镁合金[5]。 在所有的镁合金中，AZ60具有较好的机械性能，比如室温下或者高温下具有高强度[6]。然而,它的强度在室温或者高温时候还是低于铝合金。最近,据报道,添加稀土可以改善ZK60合金的力学性能[7]。周教授等人研究了稀土元素钕和钇对于ZK60合金的微观结构和力学性能的影响。钕和钇的结合在动态再结晶过程中对细化晶粒产生了很大的影响。此外,钕和钇的结合还提高了屈服强度和抗拉强度。何教授等人的确定了钆元素对ZK60合金显微组织和力学性能的影响。钆的增加大大减少了时效硬化效果和少量的降低了屈服强度和抗拉强度。然而,添加钆造成的晶粒细化补偿了部分屈服强度和抗拉强度的损失。张教授等人[9]指出ZK60合金与铒结合之后改善变形性能,细化了晶粒和显微组织，具有良好的机械性能。 在这项研究中,镁合金准备直接进行冷铸造。此外,挤压比和温度对合金影响也表现了体现出来。
影响金属材料疲劳强度的八大因素
影响金属材料疲劳强度的八大因素 Via 常州精密钢管博客 影响金属材料疲劳强度的八大因素 材料的疲劳强度对各种外在因素和内在因素都极为敏感。外在因素包括零件的形状和尺寸、表面光洁度及使用条件等，内在因素包括材料本身的成分，组织状态、纯净度和残余应力等。这些因素的细微变化，均会造成材料疲劳性能的波动甚至大幅度变化。 各种因素对疲劳强度的影响是疲劳研究的重要方面，这种研究将为零件合理的结构设计、以及正确选择材料和合理制订各种冷热加工工艺提供依据，以保证零件具有高的疲劳性能。 应力集中的影响 常规所讲的疲劳强度，都是用精心加工的光滑试样测得的，然而，实际机械零件都不可避免地存在着不同形式的缺口，如台阶、键槽、螺纹和油孔等。这些缺口的存在造成应力集中，使缺口根部的最大实际应力远大于零件所承受的名义应力，零件的疲劳破坏往往从这里开始。 理论应力集中系数Kt ：在理想的弹性条件下，由弹性理论求得的，缺口根部的最大实际应力与名义应力的比值。 有效应力集中系数（或疲劳应力集中系数）Kf：光滑试样的疲劳极限σ-1与缺口试样疲劳极限σ-1n的比值。 有效应力集中系数不仅受构件尺寸和形状的影响，而且受材料的物理性质、加工、热处理等多种因素的影响。 有效应力集中系数随着缺口尖锐程度的增加而增加，但通常小于理论应力集中系数。 疲劳缺口敏感度系数q：疲劳缺口敏感度系数表示材料对疲劳缺口的敏感程度，由下式计算。 q的数据范围是0-1，q值越小，表征材料对缺口越不敏感。试验表明，q并非纯粹是材料常数，它仍然和缺口尺寸有关，只有当缺口半径大于一定值后，q值才基本与缺口无关，而且对于不同材料或处理状态，此半径值也不同。 尺寸因素的影响
镁合金疲劳性能的研究现状_高洪涛
镁合金疲劳性能的研究现状 高洪涛,吴国华,丁文江 (上海交通大学材料科学与工程学院,上海200030) 摘要:针对近几年镁合金疲劳性能的研究进行总结,从冶金因素、形状因素、加载制度、介质和温度等方面考察对镁合金疲劳性能的影响。归纳提高镁合金抗疲劳性能的途径:热处理、滚压强化和喷丸处理等。提出对镁合金疲劳性能研究的展望。 关键词:镁合金;疲劳性能;影响因素;强化途径 中图分类号:TG146.2 文献标识码:A 文章编号:1000-8365(2003)04-0266-03 Review on the Fatigue Behavior of Magnesiu m Alloys GAO Hong-tao,W U Guo-hua,DI NG W en-jiang (Schoo l of M aterials Science and Engineering,Shang hai Jiaotong U niversity,Shang hai200030,China) A bstract:This report provides some of the results of magnesium alloy s studying,especially about its fatigue behavior, in recent years.The facto rs that influence the fatigue behavior of magnesium alloy s can be given from several aspects of metallurgy,form factor,loading system,medium and tem perature.The strengthening methods can be concluded in three aspects.One is heat treatment;the o ther tw o are roller burnishing and shot blasting.In addition,the prospect of fatigue behavio r observation on mag nesium alloy s is discussed. Key words:M ag nesium alloy;Fatigue behavior;Influencing factors;Strengthening approach 综合性能优良的镁合金已大量应用于航空航天、汽车、电子等领域[1]。据预测,从2001～2007年,镁合金铸件在汽车上的用量将以25%～30%速度递增[2]。 随着镁合金需求的急剧增加,对其性能要求也越来越高。本文总结近几年镁合金疲劳性能方面的研究,以及提高其性能的建议。 1 镁合金的疲劳与断裂 M g属于密排六方结构,此类金属的塑性变形取决于c/a(c为点阵的高,a为基面的边长),Mg的c/a=1.6235,略小于按原子为等径刚球模型计算出的轴比1.633。孪晶和疲劳变形与现存孪晶的结合是疲劳变形的主要形式,滑移带沿着孪晶带堆积的区域是一些常见的裂纹源。许多微裂纹是一些微空洞造成的。位错环集团是Mg典型的疲劳位错结构。 镁合金的疲劳断裂是由最大剪应力控制的,并且沿着最大剪应力方向扩展。它的解理断裂发生在高指数面上,并且裂纹的形态因孪晶和滑移而强烈变化着。镁合金疲劳断裂结构中也有一些韧窝特征,它们来源于加载过程中出现并长大直到在塑性应变和塑性断裂条件下联合起来的微空洞,在沉淀相-基体界面处结合力较小,沉淀相或者夹杂物的破碎、局部的应力集中 收稿日期:2003-02-17; 修订日期:2003-03-24 基金项目:国家863计划资助项目,编号:200233AA1100. 作者简介:高洪涛(1976- ),河南洛阳人,博士生.研究方向:镁合金的研究与开发.都可能形成一些微空洞。 2 影响镁合金疲劳性能的因素 2.1 冶金因素 微观组织对疲劳裂纹的萌生和扩展有很大的影响[3]。砂型铸造M g-Zn-Zr合金,不管是铸态还是热处理态,晶粒越粗大,疲劳强度越低。另外,第2相质点或颗粒也影响镁合金的疲劳行为,第2相的切变模量和第2相质点间的平均距离是影响疲劳裂纹扩展速率的重要参数。另外,在小的ΔK区域,镁合金位错密度越高,疲劳裂纹扩展速率就越低。 镁基复合材料的疲劳性能与断裂特征与其基体上增强颗粒和晶须的尺寸和形态关系密切[4],含20% SiC晶须的AZ91D镁基复合材料低周疲劳断裂后发现,由于晶须散乱的分布于基体之上,裂纹表面粗糙并且裂纹扩展路径看起来很弯曲。断裂组织观察表明疲劳断裂扩展区和最后断裂区没有明显区别,并且特征是解理断裂。 在冶炼过程中,不可避免的引进一些夹杂物。这些夹杂物引起应力集中从而降低镁合金的抗疲劳能力,如果夹杂物是尖角,危害更大。夹杂物分布不均匀时,也会降低疲劳强度。 2.2 形状因素 (1)缺口敏感性及表面状况 镁合金比铝合金和钛合金有更大的缺口敏感性,变形镁合金比铸造镁合金有更大的缺口敏感性。 · 266· 铸造技术 FO UN DRY TECHN OLOG Y V ol.24N o.4 Jul.2003
镁合金研究现状及发展趋势
镁合金研究现状及发展趋势 摘要：镁合金作为21世纪的绿色环保工程材料之一，近年来已成为学术界的一个研究热点。本文主要综述了镁合金的研究进展和应用，介绍了耐热、耐蚀、阻燃和高强高韧等高性能镁合金材料的最新发展。还介绍了镁合金成型技术的研究成果，最后展望了高性能镁合金的发展前景。 关键词：镁合金；高强高韧；成型技术；应用 1.引言 镁（Mg）是地球上储量最为丰富的元素之一，在陆地、湖泊和海洋中都广为分布，例如，其在地壳表层金属矿资源中的含量达2.3%，仅次于占8.1%的铝和5%的铁，居第三位；海水中的镁含量达到2.1×1015吨，可以认为是取之不尽、用之不竭的元素[1]。此外，我国的白云石矿储量、菱镁矿以及原镁的产量位列世界镁资源储量首位[2]。同时，随着当前钢铁行业中铁矿石等资源的日趋紧张，开发和利用镁作为替代材料是必然的趋势。被誉为“二十一世纪绿色金属结构工程材料”的镁合金是目前所知金属结构材料中最轻的，与其他同类材料相比，它具有密度小，比强度、比刚度较高，可以回收再利用且机加工性能优异，阻尼减震性好，电磁屏蔽效果佳等一系列优点，因此在交通运输（如汽车、摩托车、自行车等工业）、航空航天、武器装备、计算机通讯和消费电子产品等领域具有广阔的应用前景[3]，但其使用量与铝合金和塑料相比还相当少[4]。 目前，从全球镁合金研发状况看，发展方向如图1所示[5]，我国在镁合金材料的应用研究与产业化方面也己取得重大进展，形成了从高品质镁材料生产到镁合金产品制造的完整产业链，为我国实现由镁资源大国向镁应用强国的跨越奠定了坚实的基础。
图1 镁合金的研发方向[5] Fig. 1 Directions of Mg alloy development 2.镁合金的特点及分类 通过在纯镁中添加其他化学元素，可显著改善镁的物理、化学和力学性能。但镁合金同时存在着显著的缺点，下面对镁合金的优缺点进行简要的阐述。 2.1镁合金的优点[6 ~ 8] 1）密度小、质量轻。镁合金是目前工业应用中最轻的金属结构材料，根据合金成分的不同，其密度通常在1.75-2.10g/cm3范围内，约为铝的2/3，钢的1/4。 2）比强度、比刚度高。镁合金的比强度高于铝合金和钢铁，但略低于比强度最高的纤维增强塑料。其比刚度与铝合金和钢铁相当，但却远高于纤维增强塑料。镁合金材料与其他相关材料的物理性能和力学性能分析比较如表1所示。 表1 镁合金和相关材料的物理和力学性能比较 Tab. 1 The comparison of physical and mechanical properties between magnesium alloy and other materials [9] 材料抗拉强度/Mpa 屈服强度/Mpa 延伸率/% 弹性模量/Gpa 比强度镁合金AZ31 251 154 13.8 45 141 镁合金AZ91 275 145 13.8 45 151 镁合金AM60 240 140 15 45 134 铝合金380 315 160 3 71 106 碳钢517 140 22 200 80 塑料ABS 35 - 40 2.1 41 塑料PC 104 - 3 6.7 102 3）吸震阻尼性能好。镁合金与铝合金、钢、铁相比具有较低的弹性模量，在同样受力条件下，可消耗更大的变形功，具有降噪、减振功能，可承受较大的冲击震动负荷。镁合金具有极好的滞弹吸震能力，其抗冲击性是铝合金的10倍，塑料的20倍。 4）良好的铸造性能。镁与铁的反应低，熔炼时可用铁坩埚，熔融镁对坩埚的侵蚀小，压铸时对压铸模的侵蚀小，与铝合金压铸相比，压铸模使用寿命可提高2-3倍，通常可维持20万次以上。镁合金的比热和结晶潜热小，所以流动性
电镀废水处理技术研究现状及展望..
电镀废水处理技术的研究现状及展望 摘要：介绍了电镀废水的来源、组成及危害，分析总结了目前一些常用的电镀废水处理技术，及各种技术的优缺点，提出了二种处理电镀废水的新技术，并结合国家2008年颁布的新的排放标准对电镀废水处理技术的发展进行了展望。 关键字：电镀废水；研究现状；展望 1.引言 随着我国经济技术的高速发展及庞大的劳动力市场，中国已经成为世界的制造业王国，享有世界加工工厂的称号，但制造业的发展却带来了大量的污染。在各种污染源中，电镀废水以其毒性大，排放量大，难治理尤其值得关注。据不完全统计，全国现有1.5万家电镀生产厂，每年排出的电镀废水约40亿m3，其中约有50 %未达到国家排放标准[1]。长期以来，我国电镀企业以大量消耗资源的粗放型经营为特点，与国外相比，我国电镀行业存在明显差距，据报道国外电镀1m2的镀件平均用水量仅为0．08 t，而我国的平均用水量为0．82 t，是国外的10倍多，每年我国单对含重金属电镀废水的处理费用就高达4亿元以上。电镀废水水质复杂，涉及到各种重金属离子、有机化合物及无机化合物等诸多有害物质，有些还含致癌、致畸、致突变的剧毒物质，对人类危害极大。这些物质如果不经处理进入环境，必定会对生态环境及人类产生广泛而严重的危害[2,3]。另外，回收电镀废水中的重金属可以彻底全面利用资源，极具经济价值。因此电镀废水的治理是工业废水治理的重中之重的问题。 2.电镀废水的来源及组成 一般的电镀生产工艺都由前处理、电镀和后处理工艺三部分组成，每个工艺一定程度上都有废水产生，其中，电镀生产过程中的镀件漂洗废水是电镀废水的主要来源之一，约占车间废水排放量的80%以上，废水中大部分的污染物质是由镀件表面的附着液在漂洗时带入的；镀液过滤废水是指在镀液过滤过程中，滴漏的镀液以及在过滤前后冲洗过滤机、过滤介质或镀槽等的排放水；废镀液包括清理镀槽时排出的残液、老化报废的镀液、退镀液和受污染严重的废弃槽液等。这部分废液的浓度很高，如果直接排放，则环境污染更为严重。因管理不善产生的电镀车间“跑、冒、滴、漏”废水一般与冲刷设备、地坪等冲洗废水一并考虑处理；另外，化验用水主要包括电镀工艺分析和废水、废气检测等化验分析用水，其水量不大，但成分较复杂，一般排入电镀混合废水系统进行统一处理后排放[4]。
镁及镁合金的主要物化性能
镁及镁合金的主要物化性能铸造镁合金比变形镁合金使用的更多。铸造镁合金是航空工业中应用最广泛的一种轻合金。用镁合金铸件代替铝合金铸件，在强度相等的条件下，可以使工件重量减轻百分之二十五到百分之三十。镁合金和铝合金一样，根据加工方法可以分为变形（压力加工）镁合金和铸造镁合金两大类。这些年来，随着压铸技术的发展，压铸镁合金已成为镁合金应用的主要领域。此外，镁合金作为牺牲阳极其用途也有了很大的发展。 镁属于轻金属，纯金属镁为银白色，在空气中极易被氧化，形成一层薄氧化膜，可以防止其进一步氧化。 镁化学活性很高，在自然界中很难遇到纯镁矿。在海水中以氯化物存在，约含百分之零点一四，在地壳中以光卤石、菱镁矿、白云石和一些其他化合物形式存在，含量达到百分之二点三五。 制取镁的方法方法有：第一种，熔融氯化镁电解法，它是主要的制镁法；第二种，用硅铁还原氧化镁的硅热法；第三种，用碳还原氧化镁的碳热法。 镁及镁合金的主要物化性能：（1）密度，20摄氏度金属镁的密度是1.738g/cm3，650摄氏度熔化温度下密度约为1.65g/cm3，液态镁密度为1.58g/cm3；（2）凝固体积收缩率为4.2%，相应线收缩率为1.5%；原子叙述12，原子价+2，相对原子质量24.30。热性能：熔点，在标准大气压下，金属镁的熔点是650℃±1℃。沸点在标准大气压下，金属镁的沸点是1107℃±3℃。再结晶温度金属镁的再结晶温
度最低位150℃。再膨胀金属镁固体体积膨胀系数二十摄氏度到一百摄氏度之间为26.1*10-6，液体体积膨胀系数温度在六百五十一摄氏度到八百摄氏度之间为380*10-6。热导率镁在二十摄氏度的热导率为154.5W/(mk)。比热容（C）温度在二十摄氏度的时候镁的比热容是1.025kj。气化潜热金属镁的汽化潜热是5150到5400kJ。熔化潜热金属镁的熔化潜热是360~377KJ。升华潜热金属镁的升华潜热是6113到6238KJ。燃点空气中加热时，金属镁在632摄氏度到635摄氏度开始燃烧。燃烧热金属镁的燃烧热是24900到25200kJ。
镁合金力学性能强化的几种途径
镁合金力学性能强化的几种途径 摘要对近几年镁合金力学性能强化的研究进行了总结，主要途径归纳为三个方面，一是热处理，二是合金化，三是加工工艺。 关键词：镁合金力学性能热处理合金化加工工艺 镁及镁合金是目前最轻的金属结构材料,具有密度低、比强度和比刚度高的特点,而且还具有优良的阻尼性能、较好的尺寸稳定性和机械加工性能及较低的铸造成本。广泛应用于航空航天、汽车和电子等行业。但是,镁合金密排六方的晶体结构及较少的滑移系决定了其塑性变形能力较差,所以应该用一些方法来提高其力学性能，本文就近几年镁合金力学性能方面的研究进行总结，并提出建议。 1 镁及其合金的力学性能 镁是一种二价的碱金属元素，属于密排六方晶系，这种密排六方结构使之在力学和物理性能方面表现出强烈的各向异性。纯镁象其他纯金属一样，表现出相对低的强度。其弹性模量E=45GPa，切变模量K=17GPa，比弹性模量E/ρ=25GPa。因此必须用其他元素进行合金化以获得所需要的性能。目前主合金元素是Al、Zn 和Re等，这些合金元素使镁合金得到不同程度的强化。变形镁合金主要通过热变形和冷变形来提高强度。热处理是提高镁合金力学性能的重要途径。另外其他一些工艺或处理也能有效提高镁合金的力学性能，如颗粒增强复合材料、半固态铸造和熔体热速处理、表面处理等。 2强化途径 2.1 热处理 2.1.1铸造镁合金的热处理 铸造镁合金的室温和高温力学性能强化途径有固溶处理和失效处理[1]。对某高锌镁合金Mg-Zn-Al-RE进行热处理[2]，固溶处理温度340℃,保护剂为硫铁矿石,保温时间20 h,热水淬火,淬火介质采用70～75℃热水;时效处理温度180℃,保温时间10 h,出炉空冷。经固溶及时效处理后,合金的相成分主要为α-Mg,还有含微量稀土的其它固溶强化三元相。其中比较典型的固溶强化相有Ф相
影响金属材料疲劳强度大小的因素.
影响金属材料疲劳强度大小的因素 由于疲劳断裂通常是从机件最薄弱的部位或外部缺陷所造成的应力集中处发生, 因此疲劳断裂对许多因素很敏感,例如,循环应力特性、环境介质、温度、机件表面状态、内部组织缺陷等,这些因素导致疲劳裂纹的产生或速裂纹扩展而降低疲劳寿命。 为了提高机件的疲劳抗力, 防止疲劳断裂事故的发生, 在进行机械零件设计和加工时, 应选择合理的结构形状, 防止表面损伤, 避免应力集中。由于金属表面是疲劳裂纹易于产生的地方,而实际零件大部分都承受交变弯曲或交变扭转载荷, 表面处应力最大。因此, 表面强化处理就成为提高疲劳极限的有效途径。 由于工程实际的要求, 对疲劳的研究工作已逐渐从正常条件下的疲劳问题扩展到特殊条件下的疲劳问题,如腐蚀疲劳、接触疲劳、高温疲劳、热疲劳、微动磨损疲劳等。对这些疲劳及其测试技术还在广泛进行研究,并已逐步标准化 镀锌钢板的质量检验标准 优质品级镀锌板的质量要求包括规格尺寸、外观、镀锌量、化学成份、板形、机械性能和包装等几个方面。 1.包装 分为切成定尺长度的镀锌板和带卷镀锌板包装两种。一般铁皮包装, 内衬防潮纸, 外以铁腰子捆扎,捆扎牢靠,以防内装镀锌板相互摩擦 2.规格尺寸 有关产品标准 (以下述及都列明镀锌板推荐的标准厚度、长度和宽度及其允 许偏差。另外, 板的宽度和长度、卷的宽度也可按用户要求确定。 3.外观
表面状态:镀锌板由于涂镀工艺中处理方式不同,表面状态也不同,如普通锌花、细锌花、平整锌花、无锌花以及磷化处理的表面等。切成定尺长度的镀锌板及镀锌卷板不得存在影响使用的缺陷(以下详述 ,但卷板允许有焊接部位等若干不正常部分。 4.镀锌量 镀锌量标准值:镀锌量是表示镀锌板锌层厚度的一个普遍采用的有效方法。有两面镀锌量相同(即等厚镀锌和两面镀锌量不同(即差厚镀锌两种。镀锌量的单位为g/m2。 5.机械性能 (1抗拉试验:一般说来,只有结构用、拉伸用和深拉伸用镀锌板有抗拉性能要求。 (2弯曲试验:是衡量薄板工艺性能的主要项目。但各国标准对各种镀锌板的要求并不一致。一般要求镀锌板弯曲 180o 后, 外侧表面不得有锌层脱离, 板基不得有龟裂及断裂。 6.化学成份 对镀锌基板的化学成份的要求, 各国标准规定不同。如日本就不要求, 美国则要求。一般不作成品检验。 7.板形 衡量板形好坏有两个指标, 即平直度和镰刀弯。板的平直度和镰刀弯的最大允许值标准有一定规定。 下面列出有关镀锌板的国外主要标准,以作参考 [4, 5]: JIS G3302 镀锌钢板 JIS G3313 电镀锌钢板及钢带 ASTM A525 热浸镀锌薄钢板的一般要求
镁合金阳极氧化膜的制备及其耐腐蚀性能研究【开题报告】
毕业论文开题报告 化学工程与工艺 镁合金阳极氧化膜的制备及其耐腐蚀性能研究 一、选题的背景、意义 镁是地球上储量最丰富的元素之一，除地壳表层金属矿所含的质量分数为1.93%外，在盐湖及海洋中也存在着十分可观的镁储存量。镁合金是以镁为基加入其他元素组成的合金，镁及其合金具有许多优良的特性。它的密度小（1.8g/cm3镁合金左右），约为铝的2/3、铁的1/4；比强度很高，弹性模量大，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，具有良好的导电、导热性、电磁屏蔽性、尺寸稳定性、机加工性能以及再循环利用的性能。 镁合金过去主要应用于航空航天领域，进10年来，随着汽车工业的发展，镁合金的应用最得到了很大的发展。由于环境保护和节省燃料的要求，通常以降低汽车重量来节省能耗，其中一项重要措施就是采用镁合金零件来取代原先的铝合金或钢制零件，由于各种数码产品的飞速跟新换代，对其外观和质量都提出了更高要求。用量轻、刚性好、金属光泽好、电磁屏蔽性好的镁合金取代塑料用在外壳上可获得很好的效果。 随着人们对环境保护意识的日益增强，镁合金无铬表面转化处理技术取得了很大的发展，对环境影响已经大大减小。国内的镁合金阳极氧化处理工艺与国外相比差距较大，大部分无铬电解液配方仅停留在实验阶段，无法投入到实际生产中。因此，对镁合金进行适当的表面处理来提高其耐蚀性能具有非常重要的意义。 二、相关研究的最新成果及动态 2.1 传统工艺 有关镁合金阳极氧化技术产生于20世纪，直到1951年以后，HAE和DOW l7工艺的相继出现才使阳极氧化技术在镁合金防护处理中应用成为可能。HAE工艺是碱性电解液的代表，而Dow Chemical company研发的DOW l7是酸性电解液的代表，在镁合金阳极氧化发展进程中两者起了重要的作用。后来又开发了Anomag 工艺、Magoxid-Coat工艺和Tagnite工艺等。其具体工艺如表1所示。
废酸水处理的技术研究解析
废酸水处理的技术研究解析 内容导读：该法是在加热浓缩废稀硫酸的过程中，使其中的有机物发生氧化、聚合等反应，转变为深色胶状物或悬浮物后过滤除去，从而达到去除杂质、浓缩稀硫酸的双重目的。这类方法应用较广泛，技术较成熟。 硫酸在化工、钢铁等行业广泛应用。在许多生产过程中，硫酸的利用率很低，大量的硫酸随同含酸废水排放出去。这些废水如不经过处理而排放到环境中，不仅会使水体或土壤酸化，对生态环境造成危害，而且浪费大量资源。近年来许多国家已经制定了严格的排放标准，与此同时，先进的治理技术也在世界各地迅速发展起来。 废硫酸和硫酸废水除具有酸性外，还含有大量的杂质。根据废酸、废水组成和治理目标的差异，目前国内外采用的治理方法大致可分为3大类：回收再用、综合利用和中和处理。 1废硫酸的回收再用 废硫酸中硫酸浓度较高，可经处理后回收再用。处理主要是去除废硫酸中的杂质，同时对硫酸增浓。处理方法有浓缩法、氧化法、萃取法和结晶法等。 废酸水处理（1）浓缩法 该法是在加热浓缩废稀硫酸的过程中，使其中的有机物发生氧化、聚合等反应，转变为深色胶状物或悬浮物后过滤除去，从而达到去除杂质、浓缩稀硫酸的双重目的。这类方法应用较广泛，技术较成熟。在普遍应用高温浓缩法的基础上又发展了较为先进的低温浓缩法，下面分别加以介绍。 废酸水处理（2）高温浓缩法 淄博化工厂三氯乙醛生产过程中有废硫酸产生，其中H2SO4质量分数为65%～75%、三氯乙醛质量分数为1%～3%、其它有机杂质的质量分数为1%。该厂将其沉淀过滤后，用煤直接加热蒸馏，回收的浓硫酸无色透明，H2SO4质量分数大于95%，无三氯乙醛检出，而沉淀物经碱解、蒸馏和过滤后可回收氯仿。该厂废硫酸处理量为4000t/a，回收硫酸创利润55万元/a。 日本木村-大同化工机械公司的废硫酸浓缩法是用搪玻璃管升膜蒸发和分段真空蒸发相结合，将废硫酸中H2SO4的质量分数从10%～40%浓缩到95%，其工艺可分为3段，前两段采用不透性石墨管加热器蒸发浓缩，后一段采用搪玻璃管升膜蒸发器浓缩，在每一段中H2SO4质量分数渐次升高，分别达到60%、80%和95%。加热过程采用高温热载体，温度为150～220℃，可将有机物转变为不溶性物质，然后过滤除去，该工艺以2t/h的规模进行中试，5a运转良好。该工艺适应能力很强，可用于含多种有机杂质的废硫酸的处理。 废酸水处理（3）低温浓缩法
影响金属材料疲劳强度的八大因素和预防措施
影响金属材料疲劳强度的八大因素和预防措施 材料的疲劳强度对各种外在因素和内在因素都极为敏感，外在因素包括零件的形状和尺寸、表面光洁度及使用条件等，内在因素包括材料本身的成分、组织状态、纯净度和残余应力等。 这些因素的细微变化，均会造成材料疲劳性能的波动甚至大幅度变化。 01、应力集中的影响 常规所讲的疲劳强度，都是用精心加工的光滑试样测得的，实际机械零件都不可避免地存在着不同形式的缺口，如台阶、键槽、螺纹和油孔等。 这些缺口的存在造成应力集中，使缺口根部的最大实际应力远大于零件所承受的名义应力，零件的疲劳破坏往往从这里开始。 理论应力集中系数Kt ： 在理想的弹性条件下，由弹性理论求得的，缺口根部的最大实际应力与名义应力的比值。 有效应力集中系数（或疲劳应力集中系数）Kf： 光滑试样的疲劳极限σ-1与缺口试样疲劳极限σ-1n的比值。 有效应力集中系数不仅受构件尺寸和形状的影响，而且受材料的物理性质、加工、热处理等多种因素的影响。 有效应力集中系数随着缺口尖锐程度的增加而增加，但通常小于理论应力集中系数。
疲劳缺口敏感度系数q： 疲劳缺口敏感度系数表示材料对疲劳缺口的敏感程度，由下式计算： q的数据范围是0~1，q值越小，表征材料对缺口越不敏感。 试验表明，q并非纯粹是材料常数，它仍然和缺口尺寸有关，只有当缺口半径大于一定值后，q值才基本与缺口无关，而且对于不同材料或处理状态，此半径值也不同。 02、尺寸因素的影响 由于材料本身组织的不均匀性以及内部缺陷的存在，尺寸增加造成材料破坏概率的增加，从而降低材料的疲劳极限。 尺寸效应的存在，是把试验室小试样测得的疲劳数据运用于大尺寸实际零件中的一个重要问题，由于不可能把实际尺寸的零件上存在的应力集中、应力梯度等完全相似地在小试样上再现出来，从而造成试验室结果与某些具体零件疲劳破坏之间的互相脱节。 03、表面加工状态的影响 机加工的表面总存在着高低不平的加工痕迹，这些痕迹就相
镁合金表面防腐蚀处理研究
镁合金表面防腐蚀处理研究 王芬，康志新，李元元 （华南理工大学金属新材料制备与成型重点实验室，广东广州510640） 摘要：综述了近年来镁合金表面防腐蚀处理的方法，主要有化学转化膜、阳极氧化、金属涂层、有机涂层、有机镀膜、气相沉积、快速凝固等，并对镁合金表面处理的发展方向进行了探讨。关键词：镁合金；腐蚀；金属涂层；阳极氧化；有机镀膜 1前言 镁合金优异的物理和机械性能[1]使其近年来得到广泛关注。镁合金具有较高的比强度和比刚度，较强的电磁屏蔽和抗辐射能力，以及良好的减震性、切削加工性能等特点，在汽车、摩托车等交通工具，3C产品、航空航天、兵器工业等领域的应用日趋广泛。但是镁是一种电负性极强的金属，标准电极电位为 －2.37V，在潮湿，CO2，SO2，Cl－ 的环境里极易发生腐蚀。除此之外，镁合金由于杂质元素和合金元素的存在，还容易产生电偶腐蚀、应力腐蚀开裂以及腐蚀疲劳[2]，大大限制了镁合金在工业、军工等领域的广泛应用。 目前国内外都加大了对镁合金腐蚀问题的研究，以期通过有效的表面处理方法来提高镁合金表面的抗腐蚀能力，使其能够在不同的领域得到更为广泛的应用。本文综述了镁合金表面处理的方法，并对各种表面处理方法的优缺点及今后的发展方向进行了分析。 2镁合金表面处理的方法 2.1化学转化膜处理 镁合金化学转化膜[3]的防腐蚀效果优于自然氧化膜，并且化学转化膜可提供较好的涂装基底。传统的化学转化法是铬化处理，其机理是金属表面的原子溶于溶液后，引起金属表面的pH值上升，在金属表面沉积铬酸盐与金属胶状物的混合物的过程，这种混合物在未失去结晶水时具有自修复功能，因而耐蚀性好。 但由于铬酸盐处理工艺中含Cr6+离子，对环境造成污染且废液的处理成本高，现已被其它的化学转化膜法所取代，如磷酸－高锰酸钾转化膜、稀土转化膜等。 磷酸－高锰酸钾转化膜处理方法主要是在镁合金表面形成以Mg3(PO4)2为主的组成物，同时含有铝、锰等化合物的磷化膜。经过该处理所得的膜层为微孔结构且与基体结合牢固，并具有良好的吸附性、耐蚀性，因而可作为镁合金涂装中的底漆层使用。赵明[4]等人对镁合金磷酸盐－高锰酸盐化学转化处理工艺进行了研究，发现pH值为4，K2HPO4的质量浓度为150g/L，KMnO4的质量浓度为40g/L的处理液能显著提高镁合金表面的耐腐蚀性能。在盐雾试验温度为30℃，盐雾沉积率为0.0138mL/（cm2·h）的条件下，连续喷雾24h后，镁合金表面所得膜的腐蚀率为8%，而铬酸盐处理工件表面腐蚀率为21%[5]。这说明镁合金磷酸盐－高锰酸盐化学转化处理能提高镁合金表面抗蚀能力。 Rudd[6]等研究发现镁及镁合金在经过pH值为8.5的铈、镧和镨等稀土盐溶液浸泡处理后，可以显著提高镁及其合金的表面耐腐蚀性能。但随着浸泡时间过长，涂层的保护性能开始恶化，导致镁合金表面的耐腐蚀性能也随之降低。因此，为了得到较好的表面处理效果，在形成稀土转化膜后应立即进行封孔处理。2.2阳极氧化处理 阳极氧化处理[7~9]是镁合金现今应用较广的一种表面处理方法。阳极氧化不同于化学氧化，它是通过电化学反应，在金属表面得到具有一定厚度、稳定的氧化膜层，从而提高金属表面耐腐蚀性能。 DOW17法和HAE法是20世纪50年代开发的阳极氧化技术。DOW17法生成的氧化膜是由Cr2O3，MgCr2O3及Mg2FPO4构成，该氧化膜的耐蚀性和耐磨性好，但脆性较大。用HAE法制成的氧