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铝及铝合金由于具有低密度、高强度等优点成为工业中应用量最大的有色金属,在航空、汽车、机械等行业中得到了广泛应用,铝合金的发展方向已由传统的提高强度、硬度转变为向高强度、高韧性、耐腐蚀等综合性能的方向发展。但由于铝合金硬度较低,耐腐蚀性能较差,在很大程度上限制了其应用范围。表面改性是提高铝合金综合性能的有效手段,而成为备受关注的焦点。当前研究的铝合金表面改性技术主要有:阳极氧化、微弧氧化、激光熔覆、电镀、化学镀等。研究发现通过改变铝合金表层的化学成分可以使得表面性能大幅提高。 表面热浸镀是传统的表面改性之一,本实验通过在铝合金表面热浸锌和铝合金与Mg-Zn合金相互扩散形成一层表面改性层,并利用扫描电镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)、硬度测试、耐腐蚀性测试等分析手段对处理层结构及性能进行研究,主要研究结果如下: (1)7075铝合金热浸镀锌可形成稳定的处理层,处理层分为三层结构,分别为基体扩散层,混合反应层与富锌层。在450℃,随着时间的延长,扩散层逐渐变厚。温度对铝合金热浸锌扩散层的形成有很大影响,在440~450℃之间,随着温度的升高,扩散层逐渐变厚,450℃热浸镀10min扩散层厚度达到最大值;在460℃,界面不稳定相的快速熔解,使扩散层消耗较快,厚度变薄;温度升至470℃,Al非常剧烈的向液态锌中扩散,导致铝合金表面不能形成扩散层。 (2)在440~450℃之间铝合金经热浸镀锌形成的处理层与基体结合力良好。处理层中混合反应层的硬度最高,达160HV,明显高于基体;基体扩散层硬度为130HV,略高于基体。处理层具有较好的耐蚀性,使铝合金的耐腐蚀性能提高。 (3)在400℃,7075铝合金在熔融的Mg-Zn合金中热浸镀,形成两层明显的扩散层,外层主要物相为Al5Mg11Zn4,该层显微硬度约280HV;内层为Al3Mg2相与α-Al相,该层显微硬度可达340HV,远远高于铝合金基体的硬度。 (4)在430℃,7075铝合金与不同厚度的Mg-Zn合金互扩散,可形成均匀的扩散层。Mg-Zn合金的厚度约1mm的情况下,形成的扩散层为两层结构,外层是不同成分的Al-Mg-Zn合金相,显微硬度在250HV到300HV之间,内层主要物相为Al3Mg2,扩散层的显微硬度最高达有350HV。Mg-Zn合金的厚度约0.3mm的情况下,与铝合金发生扩散形成一层较薄的扩散层,约80μm,扩散层以Al3Mg2相为主,有MgZn2相析出,该层硬度最高达370HV,是基体硬度的3倍之多。