強(qiáng)流脈沖電子束處理對(duì)GW103K鎂合金表面微觀結(jié)構(gòu)和性能的影響

(上海工程技術(shù)大學(xué)材料工程學(xué)院，上海 201620)

0 引 言

鎂及其合金是迄今為止在工程中應(yīng)用的密度最小的一種結(jié)構(gòu)材料，具有比強(qiáng)度高、導(dǎo)熱性好等特點(diǎn)。加入稀土(RE)元素后鎂合金可以得到明顯的強(qiáng)化[1-2]。其中，Mg-Gd-Y系合金是近年來(lái)開發(fā)的一種高強(qiáng)耐熱鎂合金，具有比商用Mg-Al合金更高的室溫和高溫強(qiáng)度以及更好的抗蠕變性能，其性能亦遠(yuǎn)優(yōu)于目前高溫強(qiáng)度最好的WE54鎂合金[3-6]，具有良好的應(yīng)用前景。

強(qiáng)流脈沖電子束(HCPEB)技術(shù)是近年來(lái)開發(fā)的一種較為有效的表面處理方法[7-12]。在脈沖電子束轟擊材料表面的瞬時(shí)過(guò)程中，極高的能量在微秒內(nèi)沉積到材料表層中，使表面材料迅速升溫(升溫速率可達(dá)108K·s-1)而熔化甚至蒸發(fā)，并產(chǎn)生熱應(yīng)力；而后立即發(fā)生的自淬火(冷卻速率可達(dá)107K·s-1)過(guò)程會(huì)引起非平衡表面結(jié)構(gòu)改性，進(jìn)而顯著提高材料的硬度、耐腐蝕性能和耐磨性能。同時(shí)，經(jīng)過(guò)HCPEB處理后材料表層的物相組成發(fā)生改變，內(nèi)部的則保持不變[13-14]。LIU等[15]采用HCPEB對(duì)Mg-4Sm合金進(jìn)行表面改性，發(fā)現(xiàn)表面改性層中形成了大量納米級(jí)別的Mg41Sm5相。目前，有關(guān)HCPEB技術(shù)在鎂合金表面改性領(lǐng)域的研究主要集中在普通鎂合金方面，在稀土鎂合金方面的研究較少。為此，作者以Mg-Gd-Y系合金中的GW103K稀土鎂合金為研究對(duì)象，研究了不同脈沖次數(shù)HCPEB處理后該鎂合金表面的微觀結(jié)構(gòu)、硬度和耐腐蝕性能，并對(duì)其表面改性機(jī)理進(jìn)行了探討，以期為GW103K鎂合金表面改性的研究與應(yīng)用提供理論指導(dǎo)。

1 試樣制備與試驗(yàn)方法

1.1 試樣制備

試驗(yàn)材料為T6熱處理態(tài)的GW103K鎂合金，由上海鎂材料及應(yīng)用工程技術(shù)研究中心提供，其名義成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%)為Mg-10Gd-3Y-0.4Zr。……