AZ91D镁合金表面激光熔覆Ni基+WC合金涂层研究

摘要

镁合金因具有密度低、比强度和比刚度高、机械加工性能良好、机械减震性能及电磁屏蔽性能良好等特点而被誉为21世纪理想的工程材料,但是,镁合金的化学性质活泼、耐腐蚀性及耐磨性较差,使其应用受到了一定的限制。实验针对AZ91D镁合金活跃的电化学性能和较差的力学性能,在其表面激光熔覆镍基自熔合金粉末,通过改变工艺参数,观察涂层的表面形貌和微观组织结构及其腐蚀、磨损性能,优化工艺参数,以获得表面连续均匀,内部无裂纹和气孔,与基体结合良好的激光涂层。在镍基合金激光熔覆涂层基础上加入不同含量的碳化钨颗粒,并通过显微组织、力学性能和耐腐蚀性能测试,找到耐磨性、耐蚀性较好的熔覆涂层。
　　实验结果表明:随着加入WC颗粒含量的不同,涂层中的主要相也随之发生变化;同时,涂层中出现了WC熔解后与Ni基合金粉末生成的NiC、Al4C3、SiC等碳化物和Al4W。熔覆涂层与基体之间的产生了良好的冶金结合,当WC颗粒含量为15％时,垂直界面处呈现平均化学成分为Ni50.82Al5.02Mg43.1的犬牙状形貌特征。与镁合金基体相比,镍基合金涂层硬度达到73.25GPa,磨损失重量明显减少,耐蚀性能也提高了很多,显著改善了镁合金表面的耐磨性和耐蚀性能;对于镍基合金最佳工艺参数是激光功率为1.2kW,熔覆速度为20mm/s,光斑直径为D=φ5.0mm;在最佳工艺参数下,加入WC颗粒的激光熔覆涂层的硬度和弹性模量显著提高,磨损失重量明显小于未加WC颗粒的镍基合金熔覆涂层,耐磨性能得到极大的提高,耐蚀性在镍基合金涂层的基础上又提高了很多,腐蚀电位增加,腐蚀电流也相应的减小了将近两个数量级,其中以WC陶瓷颗粒含量为25%时,涂层综合性能最好。

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第1章 绪 论

1.1 引 言

1.2 镁合金的性能优势及广泛应用

1.3 镁合金表面改性研究进展

1.4 激光表面处理技术

1.5 激光熔覆陶瓷涂层

1.6 本文主要内容和意义

第2章 实验材料与内容

2.1 实验材料

2.2 激光熔覆工艺

2.3 微观组织分析

2.4 性能测试

第3章 实验结果及分析

3.1 激光熔覆参数对Ni基粉末熔覆涂层质量的影响

3.2 熔覆涂层的组织特征

3.3 熔池凝固速率的理论模型

3.4 熔覆层物相分析和元素分析

3.5 WC颗粒对熔覆层力学性能影响

3.6 WC颗粒对熔覆层耐蚀性能影响

结论

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的学术论文