AZ31B鎂合金CO-,2-氣體激光表面改性的組織和性能研究.pdf

1、鎂礦產(chǎn)資源豐富，鎂合金具有密度小，比強度、比剛度高，減振性能好，抗輻射能力強等優(yōu)點，成為繼鋼鐵和鋁材料之后的第三大金屬工程應用材料，被譽為“21世紀綠色工程材料”。但是鎂合金材料的耐腐蝕性差，硬度、耐磨損性也較差，在某種程度上制約了它的廣泛應用。因此，采用表面改性技術提高鎂合金的耐磨損性和耐腐蝕性等綜合性能，進行適當?shù)谋砻鎻娀?，具有重要的現(xiàn)實意義。
　　 本文采用5kW橫流CO2氣體激光對AZ31B鎂合金表面進行激光熔凝和激光熔

2、覆處理，以期提高鎂合金表面的耐磨性能和耐腐蝕性能；研究了激光熔凝層、低熔點Al熔覆層和高熔點的Ni60合金熔覆層的激光表面改性工藝，分別從顯微組織、物相、顯微硬度、磨損性能以及電化學腐蝕性能等對比分析了原始鎂合金和表面改性層。
　　 首先，對AZ31B鎂合金進行了激光熔凝處理，呈月牙狀的熔凝層與基體結合良好，沒有裂紋、氣孔等缺陷。選取激光功率和掃描速度這兩個影響激光加工的決定因素進行了分析，發(fā)現(xiàn)隨著激光功率的增加或掃描速度的減小

3、，熔寬和熔深都增大。熔凝層由α-Mg和β-Mg17Al12組成，而且晶粒比基體明顯得到細化。受細晶強化和沉淀強化等的綜合作用，熔凝層的顯微硬度、耐磨性以及耐腐蝕性都得到提高，顯微硬度提高了13.64～93.75[％]，耐磨性提高了37.14～62.86[％]，腐蝕電位正移了43～109mV，腐蝕電流密度降低了近一個數(shù)量級。
　　 考慮到Mg與Al的良好冶金結合性能，接著在AZ31B鎂合金表面激光熔覆了低熔點的Al涂層，熔覆層中沒

4、有明顯的裂紋和氣孔等缺陷。Al熔覆層中的物相以Al、Mg17Al12和Al3Mg2為主，并形成了樹枝狀和梅花狀這兩種組織形態(tài)，從熔覆層底部到表面，晶粒尺寸逐漸減小。與原始AZ31B鎂合金相比，受Al固溶體、細晶強化和沉淀強化等的綜合作用，熔覆層的顯微硬度、耐磨性以及耐腐蝕性的提高程度更大，顯微硬度提高了455～733[％]，耐磨性提高了40～80[％]，腐蝕電位正移了93～183mV，腐蝕電流密度降低了1.5個數(shù)量級左右。
　　

5、 最后，在AZ31B鎂合金表面首次成功激光制備了在鋼鐵材料中最常用的高熔點的Ni60合金，得到了與基體結合良好的沒有明顯的裂紋和氣孔的合金層。熔覆層物相由Mg和多種金屬間化合物MgNi2、Mg2Ni、Mg2Ni3Si、Mg2Si、FeNi等組成，呈現(xiàn)Ni60合金的典型的樹枝晶形態(tài)。在細晶強化、固溶強化以及第二相強化等的綜合作用下，熔覆層的顯微硬度和耐磨性都得到很大程度的提高，顯微硬度提高了656～1102[％]，耐磨性提高了71.43～