《鎂合金覆蓋件功能表面的仿生設計與關鍵技術》是依託吉林大學，由劉燕擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：鎂合金覆蓋件功能表面的仿生設計與關鍵技術
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：劉燕
- 依託單位：吉林大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
利用仿生學原理，對鎂合金覆蓋件表面進行仿生設計，構築形態、結構、材料多因素協同作用的複合表面，以提高鎂合金覆蓋件表面自清潔性，改善鎂合金表面耐蝕性等性能，並研究製備這種複合表面的關鍵技術。具體內容包括：（1）以抽象出的植物葉表面的理想模型為基礎，運用相似理論，進行仿生複合表面的設計。（2）運用模板法和納米複合電沉積技術相結合，製備這種仿生複合表面，並探討形成機理，分析製備過程中各參數之間的關係及對複合表面的影響機理。（3）研究複合表面自清潔性、耐蝕性、耐磨性，探討複合表面各因素對性能的作用機制。分析各因素之間的關係，尋求最優的表面構形，針對某一性能，分析各因素的影響機理，並建立權重關係式。項目的研究工作為鎂合金覆蓋件表面處理提供了新的思路和方法，具有重要的學術意義，同時在鎂合金製造和套用領域具有廣闊的套用前景，因而也具有重要的工程意義。
結題摘要
鎂合金是實際套用中最輕的金屬結構材料，具有比強度和比剛度高；電磁禁止性、減噪減振、切削加工性能好；可回收等優異特性，在航空航天、汽車工業和電子通訊等領域已經得到廣泛套用。由於鎂合金液態流動性好，鎂合金也在汽車工業、航空航天中被用於覆蓋件，對於套用於覆蓋件的鎂合金，經常與外界環境接觸，極易沾染灰塵，因此自清潔性顯得尤為重要。另一方面耐蝕性差是制約其套用的主要原因。因此，研究有效的防護措施來增強其耐蝕性是鎂合金推廣使用的重要措施。 本項目選用AZ91D鎂合金作為基體，通過電沉積技術、化學鍍鎳技術及化學刻蝕法、模板法等製備具有疏水特性的保護層。對AZ91D鎂合金表面仿生複合鍍層的微觀形貌、潤濕性能、耐蝕性能及力學性能等方面進行檢測並分析。本項目主要開展了如下研究工作：（1）納米複合電沉積法製備n-ZrO2/Ni複合鍍層。與純鎳鍍層相比，電沉積n-ZrO2/Ni複合鍍層的晶粒更細小，鍍層更均勻。隨納米氧化鋯顆粒加入量的增加，n-ZrO2/Ni複合鍍層的顯微硬度提高，當達到最大值後開始下降。AZ91D鎂合金表面電沉積n-ZrO2/Ni複合鍍層的自腐蝕電位得到提高，自腐蝕電流有所降低；（2）化學刻蝕法製備AZ91D鎂合金表面疏水性化學鍍層。刻蝕處理後所形成的化學鍍鎳層分布著不同數量的乳突結構，這種結構使試樣表面具有典型生物疏水表面的非光滑特徵，其最大靜態接觸角為109°。採用多濃度組合滴定法在AZ91D鎂合金基體上製備疏水改性層。經過化學刻蝕處理後的鎂合金AZ91D基體表面上有大量孔洞結構形成，基體表面出現細小的裂紋，有枝晶結構在其表面的區域形成。最大潤濕角度達到130.8°；（3）運用模板法原理，製備仿生耐腐蝕鎂合金表面。在鎂合金表面形成疏鬆的氧化鈰(CeO2)薄膜作為模板，然後在DTS(CH3(CH2)11Si(OCH3)3)溶液中浸泡20分鐘，CeO2薄膜和矽烷在表面的分布和結晶程度對疏水性能的好壞起到決定性的作用，形成微米級乳突和納米級氣孔，修飾後的氧化鈰薄膜的接觸角為146.7°。 本項目的研究工作為鎂合金覆蓋件表面處理提供了新的思路和方法，具有重要的學術意義，同時在鎂合金製造和套用領域具有廣闊的套用前景，因而也具有重要的工程意義。
