AZ91D鎂合金表面激光改性的組織和性能研究.pdf

1、為了達(dá)到提高鎂合金表面的硬度和耐腐蝕性的目的，本文在AZ91D鎂合金表面上，使用最大激光功率為5kW的CO2橫流激光器進(jìn)行了激光熔凝和激光熔覆處理；在試驗(yàn)過程中，分別對激光熔凝處理、激光熔覆納米Al2O3/WC/Co復(fù)合涂層和該復(fù)合涂層中添加Al粉三種表面改性工藝進(jìn)行了研究，并且比較了原始鎂合金和表面改性層分別在微觀組織、物相組成、顯微硬度以及電化學(xué)腐蝕等方面的性能。
　　 首先，對AZ91D鎂合金進(jìn)行了激光熔凝處理，激光熔凝層

2、呈月牙狀，晶粒較基體明顯減小而且只由α-Mg和β-Mg17Al12兩相組成，熔凝層沒有裂紋、氣孔等缺陷，與基體形成良好的結(jié)合。在細(xì)晶強(qiáng)化和沉淀強(qiáng)化等的綜合作用下，激光熔凝層的顯微硬度以及耐腐蝕性都得到明顯的提高。
　　 考慮到作為硬質(zhì)陶瓷顆粒的Al2O3擁有一系列優(yōu)良的性質(zhì)，例如高硬度、高穩(wěn)定性和低密度，并且在激光熔覆層中的Al2O3是強(qiáng)化相；
　　 WC顆粒具有高的硬度和耐腐蝕性，在激光作用下分解為W和C，W碳化物隨機(jī)

3、均勻析出，起到很好的彌散強(qiáng)化和固溶強(qiáng)化作用；Co能夠增強(qiáng)涂層的耐腐蝕性，本文在AZ91D鎂合金表面激光熔覆了納米Al2O3/WC/Co復(fù)合涂層，但只能添加少量的Co，因?yàn)镃o會(huì)包裹在WC顆粒的表層，阻礙WC顆粒的分解。激光熔覆層形成了細(xì)小的樹枝晶，靠近基體處為柱狀晶，從熔覆層底部到表面，晶粒尺寸逐漸減小，沒有明顯的裂紋和氣孔等缺陷。熔覆層的物相主要由Mg、Mg17Al12、Al2O3、W2C、WC和Co組成，生成了新物質(zhì)W2C。與原始A

4、Z91D鎂合金相比，激光熔覆層的顯微硬度以及耐腐蝕性都得到了很大程度的提高，這是由于晶粒細(xì)化，固溶強(qiáng)化以及彌散強(qiáng)化等的綜合作用，顯微硬度提高了約10倍多，自腐蝕電位比基體提高了約255mV，自腐蝕電流密度下降了約5150μA／cm2。
　　 本文還對比了壓鑄鎂合金AZ91D和鑄造鎂合金AZ91D兩種基體材料在激光熔覆納米Al2O3／WC／Co復(fù)合涂層后，熔覆層在顯微組織、顯微硬度以及耐腐蝕性方面的不同，并從激光功率和掃描速度兩個(gè)

5、影響因素考慮，得出了兩種材料適宜的激光工藝參數(shù)。
　　 最后，考慮到Mg與Al的良好冶金結(jié)合性能，在上述涂層中添加了Al粉，即在AZ91D鎂合金表面激光熔覆了納米Al2O3／WC/Co-Al復(fù)合涂層，得到了與基體結(jié)合良好的沒有明顯裂紋和氣孔的熔覆層，物相由Mg、Mg17Al12、Al2O3、W2C、、WC、Co和Al3Mg2組成，生成了新物質(zhì)W2C和鎂鋁金屬間化合物Al3Mg2。激光熔覆層的顯微硬度和耐腐蝕性較原始鎂合金有了顯著