摘要: 本文在研究强流脉冲电子束（HCPEB）辐照次数对重熔层组织形貌、硬度和耐蚀性能的影响规律的基础上，对HCPEB辐照AZ91进行脉冲电化学沉积钙磷涂层，研究了HCPEB辐照对AZ91表面钙磷涂层形貌的影响规律，并阐明其形成动力学过程。揭示了HCPEB辐照对AZ91... 展开 本文在研究强流脉冲电子束（HCPEB）辐照次数对重熔层组织形貌、硬度和耐蚀性能的影响规律的基础上，对HCPEB辐照AZ91进行脉冲电化学沉积钙磷涂层，研究了HCPEB辐照对AZ91表面钙磷涂层形貌的影响规律，并阐明其形成动力学过程。揭示了HCPEB辐照对AZ91表面脉冲电沉积钙磷涂层的耐腐蚀性能的影响规律。 实验结果表明，在脉冲电流周期为1 s的条件下，当占空比为0.05、0.10、0.15、0.20时，随着占空比的增加，垂直于AZ91合金表面的针状羟基磷灰石（ HAP， Ca10(PO4)6(OH)2）中出现片状二水磷酸氢钙（ DCPD， CaHPO4·2H2O）。在脉冲电流占空比为0.10的条件下，当周期为0.1 s、1 s和10 s时，随着脉冲周期的增加，垂直于AZ91合金表面的针状HAP钙磷涂层中现片状DCPD。电化学腐蚀与浸泡实验结果表明，AZ91合金脉冲电沉积钙磷涂层之后，耐蚀性能显著提高。其中，脉冲电流周期为1 s，占空比为0.10时，得到的针状纯HAP涂层，致密度最高，孔洞最少，且粒径最细，在SBF溶液中耐蚀性能最好。 AZ91合金经能量密度为6 J/cm2的HCPEB辐照之后，出现大量密集的球状结构、褶皱状结构以及熔坑，粗糙度提高，AZ91合金的硬度由65.6 HV提高至75.0 HV。随着HCPEB辐照次数变多，AZ91合金的重熔层逐渐变厚，粗糙度逐渐下降，α-Mg中固溶的Al元素逐渐增多，成为过饱和固溶体。HCPEB辐照3次、5次、10次之后，腐蚀电流降低了一个数量级，耐蚀性能得到有效提高。当辐照次数超过10次时，α-Mg中固溶的Al元素开始减少，析出Mg17Al12相，使电偶腐蚀反应加剧，AZ91合金的耐蚀性能下降。 AZ91合金经过辐照之后，表面粗糙度最大，表面积变大，这就使得单位面积通过的电流降低，在其表面电沉积钙磷涂层的形核生长行为发生变化。AZ91合金经过辐照3次之后，粗糙度最大，沉积得到HAP和片状DCPD。AZ91合金经过辐照5次、10次之后，表面粗糙度变小，沉积得到的钙磷涂层中只含有针状HAP。AZ91合金是否经过HCPEB辐照，对钙磷涂层的沉积生长过程有大影响。沉积时间由1 min增加到30 min的阶段内，未辐照AZ91合金表面的HAP钙磷涂层形貌从条状变为针状；经过5次辐照的AZ91合金表面，HAP钙磷涂层形貌从颗粒状变为网状，然后变为片状，最后变为针状。 电化学腐蚀与浸泡实验结果表明：与AZ91合金直接脉冲电沉积钙磷涂层相比，AZ91合金经过辐照之后进行脉冲电沉积钙磷涂层，在钙磷涂层和重熔层的双重保护下，耐蚀性能得到有效提高。其中，AZ91合金经过辐照5次之后进行脉冲电沉积钙磷涂层试样在SBF溶液中浸泡14天之后涂层结构保持完整，析氢量是AZ91合金的12.10%，SBF溶液的pH值稳定在7.57左右，耐蚀性能最佳。 收起