激光熔覆Al+Al2O3涂層對(duì)提高AZ91D鎂合金表面性能的研究.pdf_第1頁(yè)
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1、鎂合金具有密度低、比強(qiáng)度和比剛度高、阻尼好、易加工等一系列優(yōu)點(diǎn),在汽車(chē)、航空航天、軍事領(lǐng)域有重要的應(yīng)用價(jià)值及廣泛的應(yīng)用前景,被稱為“21世紀(jì)的綠色工程材料”。但是,鎂合金的硬度低、耐腐蝕性和耐磨性差阻礙了它的應(yīng)用。為了解決這一問(wèn)題,通過(guò)鎂合金的表面改性以提高其硬度,耐磨性和耐腐蝕性具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
  實(shí)驗(yàn)采用5Kw橫流式 CO2氣體激光器在 AZ91D鎂合金表面進(jìn)行了 Al+Al2O3激光熔覆試驗(yàn)(Al2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為

2、2%、4%、6%)來(lái)提高其硬度、耐磨和耐腐蝕性能。采用體視顯微鏡(SM),掃描電子顯微鏡(SEM)及自帶能譜儀(EDS),X射線衍射儀,對(duì)熔覆層的顯微組織結(jié)構(gòu),成分分布,相組成進(jìn)行了分析,采用顯微硬度測(cè)試儀,磨損試驗(yàn)機(jī)對(duì)熔覆層顯微硬度,耐磨性能進(jìn)行了分析,采用電化學(xué)腐蝕法和失重法對(duì)熔覆層的耐腐蝕性能進(jìn)行了檢測(cè),通過(guò)對(duì)熔覆層的宏觀和微觀比較分析得出了合適的熔覆工藝參數(shù)為功率 P=1.8Kw,掃描速度 V=7mm/s,光斑直徑D=3mm,在

3、此工藝參數(shù)下得到了表面光滑平整,氣孔等缺陷少,組織細(xì)小均勻,與基體實(shí)現(xiàn)了良好的冶金結(jié)合。
  顯微組織分析表明,熔覆層可分為熔覆區(qū)、結(jié)合區(qū)、基體三個(gè)部分。熔覆區(qū)的形貌為連續(xù)的網(wǎng)狀組織,隨著激光功率和掃描速度的不同,Al+4%Al2O3和Al+6%Al2O3兩種粉末熔覆后形成的網(wǎng)狀組織形態(tài)不同。隨著功率的增加,網(wǎng)狀組織尺寸變大,部分網(wǎng)狀組織轉(zhuǎn)變成雪花狀;隨著掃描速度的增加,網(wǎng)狀組織逐漸變得細(xì)小。Al+2%Al2O3粉末在優(yōu)化的激光工

4、藝參數(shù)下得到的熔覆層結(jié)合區(qū)出現(xiàn)了不規(guī)則狀的細(xì)小組織。隨著Al2O3含量的增加,不規(guī)則狀組織逐漸消失。
  熔覆層相分析表明,熔覆層主要有Mg17Al12、Al2Mg、MgO、Al2O3、Al2Mg3的相。
  硬度分析表明,Al2O3硬質(zhì)相在涂層中的固溶強(qiáng)化增強(qiáng)了熔覆層的硬度。在不同的激光工藝參數(shù)下得到的Al+Al2O3涂層的顯微硬度由基體的85HV最高提高到340HV,約為基體的4倍。
  磨損試驗(yàn)表明,在載荷大小不

5、變時(shí),隨著磨損時(shí)間的延長(zhǎng),在不同激光功率下Al+Al2O3涂層的磨損失重最高約為AZ91D基體的三分之一。在磨損時(shí)間不變時(shí),隨著載荷大小的增加,在不同掃描速度下得到的Al+Al2O3涂層受載荷的影響程度不同。
  腐蝕實(shí)驗(yàn)采用失重法分析可知,Al+2%Al2O3和Al+6%Al2O3兩種熔覆粉末得到的熔覆層的腐蝕速率都要低于 AZ91D基體。極化曲線分析可知,Al+2%Al2O3和Al+6%Al2O3兩種的熔覆粉末得到的熔覆層的腐

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