AZ91D镁合金激光表面熔覆Fe-Ni-Cr-B-Si合金

摘要

镁合金因其密度低、比强度和比刚度高等优点广泛应用于航空航天、汽车、计算机、通讯等行业,且由于资源丰富,具有广阔的发展前景。但是,一般镁合金的强度只有常规铝合金的60％,耐磨性较差,而且化学性质活泼、耐腐蚀性能也很差,使其应用受到了一定的限制,因此采用表面改性技术增强镁合金表面的耐磨、耐腐蚀性能具有重大意义。
　　本文采用通过火焰热喷涂与激光重熔二步法工艺在AZ91D镁合金表面成功熔覆了Fe-Ni-Cr-B-Si合金,制备出了耐磨和耐蚀的平整合金涂层。在制备过程中,采用了Ni-Al合金粉作为过渡层,夹在基体与Fe合金层之间,以实现Fe基合金层与基体的连接。
　　激光熔覆工艺参数对熔覆层微观形貌、宏观形貌以及熔覆层性能有重大影响,通过研究表明,在激光熔覆工艺参数为激光功率P=1.0kW,激光扫描速度ν=25mm/s,光斑直径D=5mm的条件下,可得到表面平整、组织均匀、内部基本没有裂纹和气孔并与基体形成了良好的冶金结合激光熔覆涂层。
　　物相分析表明,激光熔覆层主要是由Mg、AlNi3、Ni、Al2O3、FeNi、Mn3Fe3Si3及α-FeCr组成。
　　微观形貌分析表明,熔覆试样横截面由表及里明显分为:Fe合金层、过渡层、和基体三个部分组成。过渡层与基体分界比较明显,但没有裂纹,结合较好,过渡层分为两个区域,一个是Al2O3,另外一个是由AlNi3、Ni等组成的富Ni区。Fe合金层也有两个区,但它们成分基本相同,其主要成分为Fe,一个是由金属颗粒在激光作用下熔化合并形成的致密区,一个是由熔化的金属液填充热喷涂时产生的孔隙而形成的较疏松的区域。
　　分别采用盐雾试验方法和电化学方法测试了Fe合金激光熔覆层与基体的耐腐蚀性,得出激光熔覆层的耐腐蚀性与基体相比大大提高。
　　激光熔覆层的显微硬度也大大高于基体。
　　磨擦磨损实验表明,Fe基合金激光熔覆层的耐磨损性能是基体的7.6倍。
　　激光熔覆层的凝固组织为典型的枝晶组织,枝晶颗粒细小,走向与散热方向相同。

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第1章 绪论

1.1 前言

1.2 镁合金特点、应用及我国镁产业发展现状

1.3 镁合金表面处理技术

1.4 镁合金激光表面处理技术

1.5 论文研究的意义及主要内容

1.6 本章小结

第2章 实验材料和实验方法

2.1 实验材料

2.2 火焰喷涂与激光熔覆工艺

2.3 组织成分分析及性能测试

第3章 镁合金表面喷涂工艺与熔覆工艺

3.1 热喷涂工艺

3.2 激光表面熔覆材料的选择

3.3 激光表面熔覆铁基合金工艺参数的确定

3.4 本章小结

第4章 熔覆层组织结构分析、性能测定及凝固过程分析

4.1 XRD物相分析

4.2 微观形貌及成分分析

4.3 显微硬度的分析

4.4 耐磨性能的分析

4.5 腐蚀性能的测定

4.6 激光熔覆层凝固过程分析

4.7 本章小结

结论

参考文献

致谢

在学期间发表的学术论文与研究成果