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(qiáng)度、比剛度高，減振性能好，抗輻射能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，成為繼鋼鐵和鋁材料之后的第三大金屬工程應(yīng)用材料，被譽(yù)為“21世紀(jì)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(yīng)用。因此，采用表面改性技術(shù)提高鎂合金的耐磨損性和耐腐蝕性等綜合性能，進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋砻鎻?qiáng)化，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　 本文采用5kW橫流CO2氣體激光對(duì)AZ31B鎂合金表面進(jìn)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(diǎn)Al熔覆層和高熔點(diǎn)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(xué)腐蝕性能等對(duì)比分析了原始鎂合金和表面改性層。
　　 首先，對(duì)AZ31B鎂合金進(jìn)行了激光熔凝處理，呈月牙狀的熔凝層與基體結(jié)合良好，沒(méi)有裂紋、氣孔等缺陷。選取激光功率和掃描速度這兩個(gè)影響激光加工的決定因素進(jìn)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(xì)化。受細(xì)晶強(qiáng)化和沉淀強(qiáng)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(gè)數(shù)量級(jí)。
　　 考慮到Mg與Al的良好冶金結(jié)合性能，接著在AZ31B鎂合金表面激光熔覆了低熔點(diǎn)的Al涂層，熔覆層中沒(méi)

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(shù)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(xì)晶強(qiáng)化和沉淀強(qiáng)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(gè)數(shù)量級(jí)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(diǎn)的Ni60合金，得到了與基體結(jié)合良好的沒(méi)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(shù)枝晶形態(tài)。在細(xì)晶強(qiáng)化、固溶強(qiáng)化以及第二相強(qiáng)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～