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镁合金表面激光合金化SiC-316L复合涂层研究

郑美珠  
【摘要】:镁合金具有密度低,比强度、比刚度高,导热性好,有很好的阻尼吸振性,较强的抗电磁干扰能力和优良的切削加工性,可再利用等优点。目前,镁合金已在很多领域得到广泛应用。但其较差的耐磨和耐腐蚀性能,长期严重制约着其潜力的发挥。因此,对镁合金进行表面改性处理具有重要意义。 本文以AZ31镁合金为基体,采用预置SiC-316L粉末法,对其表面进行激光合金化处理。利用XRD、SEM、EDS等方法对合金化层的物相、组织结构及成分进行了分析,并研究了合金化层的硬度、耐磨性及耐腐蚀性能。结果表明:合金化层表面平整,搭接状况良好,没有起球、气孔和裂纹等缺陷。合金化层熔化区的深度随着激光功率的增加或扫描速度的减小而增大。合金化层主要由Mg、Fe、SiC、MgO和SiO_2等相组成。在合金化层熔池底部与镁合金基体的界面结合区形成了垂直于界面指向合金化层的柱状晶区。 随着激光功率和扫描速度的增大,合金化层的组织先细化,但继续增大激光功率后,其又变得粗大,且不均匀;随着光斑直径的增大,合金化层的组织变得粗大。随着激光功率的增大,合金化层的显微硬度和耐磨性先增大后减小;随着扫描速度的增大,合金化层的显微硬度和耐磨性呈上升趋势;随着光斑直径的增加,合金化层的显微硬度和耐磨性都随之减小。 当激光功率为2200W,扫描速度为1200mm/min,光斑直径为2mm时,合金化层的显微组织最为均匀、细小和致密,硬度和耐磨性最好,工艺参数为最优组合。与镁合金基体相比,合金化层的平均硬度提高了约2倍,耐磨性提高了约1倍。此工艺条件下的合金化层表面,即合金化区一定部位的硬度可达600HV0.2左右。


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