铝合金的比强度高，在航空航天领域和其它工业领域得到了广泛的应用，但铝合金的表面硬度低，耐点蚀性能差，因此，对铝合金进行表面改性处理，提高耐腐蚀和耐磨损性能，具有十分重要的意义。 与传统的离子注入技术相比较，等离子增强离子束（plasma-enhanced ion beam）技术不但可以处理具有复杂几何形状的零件，而且将材料表面预处理／表面清洁和表面改性处理结合于单一步骤中，使得材料表面连续经历预处理（包括加热、除气、清洁）、快速加热熔化和冷却等过程，工艺简单，成本低廉。该技术不同于传统的离子注入，离子束轰击材料表面是用于沉积能量，而不改变材料的化学成分，是一种极有发展前景的材料表面改性技术。 本论文采用等离子增强高能离子束，对2024Al和7075Al两种常用的高强度铝合金试样进行表面改性处理，并与未处理合金试样进行比较，观察分析了离子束处理铝合金的表面形貌特征与微观结构变化，测定了合金的强度性能和弯曲疲劳性能，对离子束与合金表面相互作用机理进行了探讨；分析研究了离子束处理的2024铝合金和7075铝合金试样在腐蚀介质中的电化学行为，测定了合金的阳极极化曲线，确定其腐蚀电位和腐蚀电流密度；研究了离子束处理的2024铝合金和7075铝合金试样在腐蚀介质中的疲劳行为，重点研究了疲劳过程对合金电化学腐蚀性能的影响，预先腐蚀对合金疲劳性能的影响，离子束处理对合金腐蚀疲劳性能的影响，测定了合金试样的腐蚀疲劳寿命，并对铝合金腐蚀疲劳寿命的分析模型进行了分析探讨。 通过本论文的研究工作，得出以下的结论： 1、经离子束处理后，铝合金试样的表面形态发生了明显变化，形成了类似于锥形体（cones）、凹陷（depressions）、脊背（ridges）、沟壕（trenches）、小丘（blisters）和环形坑（craters）等形状的表面形貌特征。 2、离子束处理使试样表面发生熔化和急冷现象，在本研究中，Al合金试样发生表面熔化所需的最低能量密度为1.2—1.6J／cm²，相应的离子束能量为200KeV，电流密度为60—80A／cm²，脉冲持续时间为100纳秒(10^-9s)。 3、离子束处理对2024和7075铝合金试样的强度、延伸率、弯曲疲劳性能没有明显影响。 4、离子束处理使铝合金试样的耐腐蚀性能得到明显改善，离子束处理试样的腐蚀电流密度比未处理试样的要低得多。根据由腐蚀电流密度计算的各试样的相对腐蚀率数值，与未处理试样比较，离子束处理的2024铝合金试样的耐腐蚀性能重庆大学博士学位论文提高了56%一89%，7075铝合金试样的耐腐蚀性能提高了55%一78%。 5、预先对试样进行的疲劳试验将使阳极电流密度增大，包括经离子束处理的试样和未经处理的试样，但经离子束处理试样的阳极电流密度明显低于未经处理试样的阳极电流密度。 6、预先进行的浸泡腐蚀显著降低了试样的疲劳寿命，并使经离子束处理的试样和未经处理的试样的疲劳性能发生了明显的差别。与未经预先腐蚀的试样相比较，预先腐蚀使经过离子束处理的试样的疲劳寿命降低了30一40%，使未经处理的试样的疲劳寿命降低了大约一个数量级。 7、与在大气环境下得到的试样疲劳性能相比较，试样的腐蚀疲劳性能显著降低，甚至低于在预先腐蚀条件下得到的试样的疲劳寿命。对于2024铝合金，离子束处理试样的腐蚀疲劳极限为1 16MPa，仅为大气环境下试样疲劳极限的46.4%。而未经离子束处理的试样的腐蚀疲劳极限值将低于90MPa。对于7075铝合金，离子束处理试样的腐蚀疲劳极限为146MPa，与大气环境下试样的疲劳极限比较，降低了51.3%。而未经离子束处理的试样的腐蚀疲劳极限值将低于13OMPa。 8、腐蚀疲劳寿命试验表明，在一定的腐蚀介质环境中和一定的疲劳载荷情况下，腐蚀疲劳过程分为两个阶段，第一阶段即为腐蚀疲劳裂纹的形成阶段，试样阳极电流密度随应力循环次数的增加保持不变，腐蚀疲劳裂纹的形成是在腐蚀介质和疲劳应力共同作用下发生局部腐蚀损伤的结果。腐蚀疲劳裂纹的形成寿命可以近似地表示为临界应力循环次数Nc。第二阶段即为腐蚀疲劳裂纹的扩展阶段，试样的阳极电流密度随着应力循环次数的增加而显著增大，腐蚀疲劳裂纹的扩展速率可以用Paris关系式进行描述。