镁合金作为当前最轻质的金属结构材料之一,凭借其高的比刚度、比强度和易回收等优点,在很多重要领域有着广泛的应用前景。但是镁合金的耐蚀性和耐磨性较差,强度和硬度也相对较低。因此其表面改性研究刻不容缓。在镁合金表面制备冶金扩散层是镁合金表面改性的一种重要方法,可有效改善其耐蚀性和耐磨性,大幅度提高其表面强度和硬度。本文采用电弧喷涂技术在压铸和铸态AZ91D镁合金表面喷涂纯铝。对压铸AZ91D镁合金电弧喷涂纯铝后,在250℃、300℃、350℃、400℃和437℃进行热扩散处理,分别保温1h、5h、10h,并空冷至室温。对铸态AZ91D镁合金电弧喷涂纯铝后,在300℃、350℃、400℃和437℃保温1h,随炉冷。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)、硬度计、电化学工作站和高速往复摩擦磨损试验机对界面的扩散情况进行表征与分析。得出以下结论：1.250℃时,AZ91D压铸镁合金基体和铝涂层之间没有发生扩散。当温度提升至300℃-350℃,扩散层为β-Mg17Al12相。随保温时间延长,扩散层厚度增大。400℃保温1h和5h时,扩散层仍为β-Mg17Al12相,但保温时间延长至10h时,扩散层显微组织发生改变,靠近铝涂层的为β-Mg17Al12单相扩散层且靠近AZ91D压铸镁合金基体的是(α-Mg+β-Mg17Al12)复合扩散层。当热处理温度为Mg-Al合金系的共晶温度437℃时,保温1h,靠近铝涂层的为γ-Mg2Al3相且靠近AZ91D压铸镁合金基体的为β-Mg17Al12相。2.界面处形成的镁铝冶金扩散层的硬度较AZ91D压铸镁合金基体的硬度有很大提高。镁铝金属间化合物的耐蚀性和耐磨性相对于AZ91D压铸镁合金基体也有很大提高。3.铸态AZ91D镁合金,在300-437℃保温1h,随炉冷,得到的扩散层由γ-Mg2Al3相和β-Mg17Al12相组成。其中,γ-Mg2Al3相扩散层靠近铝涂层,β-Mg17Al12相扩散层靠近基体。扩散层厚度随热处理温度的提高而增大。4.晶粒细小使得界面增多,Mg原子和Al原子跃迁的路径增多,跃迁速度增大,扩散效果就越好。
