AZ91D镁合金表面激光改性的组织和性能研究
【摘要】:为了达到提高镁合金表面的硬度和耐腐蚀性的目的,本文在AZ91D镁合金表面上,使用最大激光功率为5kW的CO2横流激光器进行了激光熔凝和激光熔覆处理;在试验过程中,分别对激光熔凝处理、激光熔覆纳米Al2O3/WC/Co复合涂层和该复合涂层中添加Al粉三种表面改性工艺进行了研究,并且比较了原始镁合金和表面改性层分别在微观组织、物相组成、显微硬度以及电化学腐蚀等方面的性能。
首先,对AZ91D镁合金进行了激光熔凝处理,激光熔凝层呈月牙状,晶粒较基体明显减小而且只由α-Mg和β-Mg17Al12两相组成,熔凝层没有裂纹、气孔等缺陷,与基体形成良好的结合。在细晶强化和沉淀强化等的综合作用下,激光熔凝层的显微硬度以及耐腐蚀性都得到明显的提高。
考虑到作为硬质陶瓷颗粒的Al2O3拥有一系列优良的性质,例如高硬度、高稳定性和低密度,并且在激光熔覆层中的Al2O3是强化相;WC颗粒具有高的硬度和耐腐蚀性,在激光作用下分解为W和C,W碳化物随机均匀析出,起到很好的弥散强化和固溶强化作用;Co能够增强涂层的耐腐蚀性,本文在AZ91D镁合金表面激光熔覆了纳米Al2O3/WC/Co复合涂层,但只能添加少量的Co,因为Co会包裹在WC颗粒的表层,阻碍WC颗粒的分解。激光熔覆层形成了细小的树枝晶,靠近基体处为柱状晶,从熔覆层底部到表面,晶粒尺寸逐渐减小,没有明显的裂纹和气孔等缺陷。熔覆层的物相主要由Mg、Mg17Al12、Al2O3、W2C、WC和Co组成,生成了新物质W2C。与原始AZ91D镁合金相比,激光熔覆层的显微硬度以及耐腐蚀性都得到了很大程度的提高,这是由于晶粒细化,固溶强化以及弥散强化等的综合作用,显微硬度提高了约10倍多,自腐蚀电位比基体提高了约255mV,自腐蚀电流密度下降了约5150μA/cm2。
本文还对比了压铸镁合金AZ91D和铸造镁合金AZ91D两种基体材料在激光熔覆纳米Al2O3/WC/CO复合涂层后,熔覆层在显微组织、显微硬度以及耐腐蚀性方面的不同,并从激光功率和扫描速度两个影响因素考虑,得出了两种材料适宜的激光工艺参数。
最后,考虑到Mg与Al的良好冶金结合性能,在上述涂层中添加了Al粉,即在AZ91D镁合金表面激光熔覆了纳米Al2O3/WC/Co-Al复合涂层,得到了与基体结合良好的没有明显裂纹和气孔的熔覆层,物相由Mg、Mg17Al12、Al2O3、W2C、WC、Co和Al3Mg2组成,生成了新物质W2C和镁铝金属间化合物Al3Mg2。激光熔覆层的显微硬度和耐腐蚀性较原始镁合金有了显著改善,这是由于晶粒细化,Al和Al3Mg2的硬度和耐腐蚀性较高。
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1 |
姚军;孙广平;林文光;;AZ91D镁合金激光熔覆Al+Al_2O_3涂层的界面特征[J];热加工工艺(焊接版);2006年05期 |
2 |
杨晓飞;林文光;毛广雷;;AZ91D镁合金表面激光熔覆Al+Al_2O_3涂层研究[J];兵器材料科学与工程;2007年04期 |
3 |
林文光;姚军;;激光熔覆AZ91D镁合金的界面特征和耐磨性研究[J];轻合金加工技术;2008年04期 |
4 |
林文光;姚军;牟取晗;;激光器(Nd:YAG)工艺参数对熔覆层组织的影响[J];轻合金加工技术;2006年04期 |
5 |
杨悦;庄宇;由晓军;;AZ91D镁合金表面激光熔覆Al-Ti-C涂层的显微组织和性能[J];吉林大学学报(工学版);2010年06期 |
6 |
张孝义;周辽奇;;镁表面铝熔覆层微观组织的观察[J];特种铸造及有色合金;2011年08期 |
7 |
李懋廉;王洪琴;贾淑芝;申明阳;;铝—镁合金膜的制备及性质、结构的研究[J];光学精密工程;1986年02期 |
8 |
关学丰;;当代镁合金的发展情况[J];材料科学与工程学报;1987年04期 |
9 |
;一种新的镁合金AE42×1[J];轻合金加工技术;1992年07期 |
10 |
李玉兰,刘江,彭晓东;镁合金压铸件在汽车上的应用[J];特种铸造及有色合金;1999年S1期 |
11 |
文斯雄;镁合金零件局部的抗蚀保护[J];电镀与精饰;1999年05期 |
12 |
;富来远东公司组织镁合金压铸考察团赴德国考察镁合金压铸技术及设备[J];特种铸造及有色合金;2001年01期 |
13 |
;富来远东公司组织镁合金压铸考察团赴德国考察镁合金压铸技术及设备[J];特种铸造及有色合金;2001年S1期 |
14 |
;高强度镁合金[J];有色冶金节能;2001年03期 |
15 |
;新技术与成果[J];中国金属通报;2001年18期 |
16 |
李宝东,申泽骥;镁合金铸件表面处理技术现状[J];材料保护;2002年04期 |
17 |
王家弟,王业双,卢晨,丁文江;压铸镁合金选择的模糊综合评判方法[J];机械科学与技术;2003年02期 |
18 |
李锋,林立,童晓旻,刘正,陈立佳;镁合金及其复合材料超塑性的研究现状[J];铸造;2003年07期 |
19 |
何积铨,王湛,张巍,姜佳男,杨振波,李久青;模拟大气环境中加速镁合金电偶腐蚀的研究[J];腐蚀科学与防护技术;2004年03期 |
20 |
阎蕴琪;快速凝固镁合金的研发动态[J];稀有金属快报;2004年05期 |
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