AZ31B鎂合金激光表面熔覆復(fù)合涂層的研究.pdf

1、“節(jié)能、綠色、環(huán)?！笔钱斀窆I(yè)的發(fā)展趨勢，鎂合金作為“21世紀的綠色工程材料”以其輕質(zhì)高強的優(yōu)異性能備受各行業(yè)的青睞，但由于鎂合金材料耐腐蝕性、硬度、耐磨損性差，在某種程度上制約了它的應(yīng)用。為了拓展和開發(fā)鎂合金的潛力，針對鎂合金耐蝕性、耐磨性差的問題，提出適當?shù)谋砻娓男苑椒?，對鎂合金現(xiàn)實應(yīng)用有重要的意義。
　　 本文采用5kW橫流CO2氣體激光器在AZ31B鎂合金表面進行了激光熔覆Al-Si合金涂層和Al-Si+Al2O3/Ti

2、O2復(fù)合涂層的試驗，以期提高鎂合金表面的耐磨性能和耐腐蝕性能。采用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡、能譜儀、顯微硬度儀、摩擦磨損試驗機以及電化學(xué)測量系統(tǒng)，深入分析和研究了兩種熔覆層的顯微組織、界面結(jié)合、成分分布、顯微硬度、磨損性能以及抗腐蝕性能等。
　　 AZ31B鎂合金表面激光熔覆低熔點Al-Si共晶合金粉的試驗結(jié)果表明，涂層與基體結(jié)合界面清晰，形成了良好的冶金結(jié)合。與原始鎂合金相比，涂層的晶粒明顯得到細化。XRD分析結(jié)果表明涂層主要由M

3、g、Mg17Al12、Mg3Al2、Mg2Si、Al2Mg等物相組成。Al-Si涂層的顯微硬度由基體50HV0.05提高到150HV0.05，是基體的3倍。從磨痕寬度、摩擦系數(shù)、磨損量三方面分析了涂層的耐磨性，磨痕寬度大約為780μm，比基材降低了35.0[％]；摩擦系數(shù)波動不大，平均摩擦系數(shù)是0.26左右，比基材降低0.34；磨損量大約為2.0×10-3g，比原始鎂合金3.5×10-3g減少42.8[％]；電化學(xué)腐蝕試驗分析表明Al-

4、Si涂層的腐蝕電位為-1.14V，比基材-1.51V提高0.37V，腐蝕電流密度為0.0358A/cm2，比基材(0.1185A/cm2)降低了0.0827A/cm2；腐蝕質(zhì)量0.0216g，比基材(0.0410g)減少47.0[％]。
　　 為了獲得更良好的性能，把Al-Si粉末和Al2O3/TiO2陶瓷粉末以4:1、6:1、10:1的質(zhì)量比混合，采用激光熔覆技術(shù)，分別獲得良好的多道搭接冶金涂層。熔覆層組織均由灰色基體和樹枝晶

5、及彌散分布的白色顆粒狀物質(zhì)組成。物相分析表明，三種比例涂層均是由Mg17Al12、Al3Mg2、Mg2Si、Al2O3、TiO2五種化合物組成，比例6:1時，Al2O3、TiO2峰值較高，熔覆層中的陶瓷相最多。
　　 硬度檢測表明，三種比例涂層硬度都有所提高，其最高硬度基本都在225HV0.05左右，比AZ31B鎂合金基體50HV0.05提高3.5倍，且比單一Al-Si涂層的硬度150HV0.05還要提高50.0[％]；三種比例

6、下涂層的磨痕寬度分別為430μm、400μm、450μm，遠遠小于原始鎂合金；摩擦系數(shù)分別是0.25、0.25、0.27左右，比基體減少0.35、0.35、0.33；磨損量分別是0.8×10-3g、0.6×10-3g、1.0×10-3g，比原始鎂合金減少77.1[％]、82.8[％]、71.4[％]；三種比例的涂層的腐蝕電位分別是-1.19V、-1.16V、-1.06V，均比基材(-1.51V)提高0.32V、0.35V、0.45V，而