AZ91D镁合金表面激光熔覆Ni-Cr-Si-Al合金涂层

摘要

镁合金密度低、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而被誉为21世纪理想的“绿色材料”。广泛应用于航天、汽车、计算机、通讯等行业。同时，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。本文实验研究，在AZ91D镁合金表面激光熔覆Ni-Cr-Si-Al合金涂层，以期提高、改善镁合金表面的耐蚀和耐磨性能。
　　 试验表明，激光涂层的宏观、微观质量与激光熔覆工艺参数密切相关。在最佳工艺参数为激光功率P=0.7kw，扫描速度V=25mm/s时，获得的激光涂层表面连续均匀，内部无裂纹和气孔，与基体形成了良好的冶金结合。
　　 分析表明，涂层的组织由熔覆区、结合区和热影响区三个区域组成。在热影响区与结合区接壤的地方存在扩散层。涂层主要由Ni、Cr、Mg、Cu、Cu0.81Ni0.19相及金属间化合物AlNi3组成。在涂层和基材的界面附近，由于Ni元素的扩散作用，导致该区域为α-Al和AlNi3呈片状枝晶的共存区。
　　 实验表明，涂层的磨损是由粘着磨损和磨粒磨损两种机制共同作用的结果。由于涂层多种金属间化合物增强作用 ,使涂层具有高的硬度、耐磨性和耐蚀性。且激光熔覆试样耐蚀性相对于喷涂试样、基体试样分别提高了3.83、8.83倍。Ni元素的扩散几乎贯穿了整个涂层。在熔覆区和热影响区都出现了少量的Mg，而在熔覆区和结合区的交界处Mg含量达到最高；在结合区和熔覆区的界面处出现了Al的偏析。中间过渡层的Cu大部分熔入熔覆区，形成富Cu相，且扩散到基体与热影响区的交界处；激光涂层存在着Cr的偏析。涂层与基材呈良好的冶金结合区。