激光熔覆Al+Al2O3涂層對提高AZ91D鎂合金表面性能的研究.pdf

1、鎂合金具有密度低、比強度和比剛度高、阻尼好、易加工等一系列優(yōu)點，在汽車、航空航天、軍事領(lǐng)域有重要的應(yīng)用價值及廣泛的應(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。為了解決這一問題，通過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)實意義。
　　實驗采用5Kw橫流式 CO2氣體激光器在 AZ91D鎂合金表面進行了 Al+Al2O3激光熔覆試驗（Al2O3的質(zhì)量分數(shù)分別為

2、2％、4%、6%）來提高其硬度、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，對熔覆層的顯微組織結(jié)構(gòu)，成分分布，相組成進行了分析，采用顯微硬度測試儀，磨損試驗機對熔覆層顯微硬度，耐磨性能進行了分析，采用電化學(xué)腐蝕法和失重法對熔覆層的耐腐蝕性能進行了檢測，通過對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，組織細小均勻，與基體實現(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化增強了熔覆層的硬度。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。
　　磨損試驗表明，在載荷大小不

5、變時，隨著磨損時間的延長，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。在磨損時間不變時，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。
　　腐蝕實驗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