AZ91D镁合金表面激光熔覆Al/TiC/Y2O3复合涂层的组织与性能研究

摘要

镁合金因其有密度低、比强度高、比刚度高、减震性好、易加工等优点，在航天、军工、电子通信、交通运输和生物医学等领域存在着巨大的应用市场。然而由于镁合金的硬度、耐磨性和耐高温性能较低，耐腐蚀性能较差，这在一定程度上又制约了镁合金材料性能优势的发挥。激光熔覆作为激光表面改性技术的一个重要研究方向，对改善镁合金强度、硬度、耐磨、耐热及耐腐蚀等方面的综合性能具有重要意义。
　　试验采用Nd∶YAG固体激光器在AZ91D镁合金表面激光熔覆制备Al-TiC复合涂层和Al-TiC-Y2O3复合涂层，Al和TiC的质量比分别为9∶1、6∶1和3∶1，Y2O3的加入量分别为0％、0.6％、0.8％、1.2％和2.0％。采用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计、电化学工作站，对熔覆层的组织形貌、物相结构、显微硬度和耐蚀性能进行测定和分析。
　　研究结果表明:Al-TiC熔覆层主要由Ti3AlC、Al3Mg2、Mg2Al3、AlMg、Al、Mg、Ti6O和TiC等相组成，加入稀土氧化物Y2O3后，Al-TiC-Y2O3熔覆层中生成稀土化合物Al3Y和Al4MgY。在硬度方面，Al-TiC复合涂层和Al-TiC-Y2O3复合涂层的显微硬度均高于基体硬度。对于Al-TiC复合涂层，Al∶TiC=9∶1熔覆层的显微硬度稍高于Al∶TiC=6∶1和3∶1熔覆层的显微硬度。对于Al-TiC-Y2O3复合涂层，当Al∶TiC=3∶1时加入稀土氧化物的熔覆层显微硬度均高于未添加Y2O3的熔覆层硬度，说明在该比例下，加入稀土对熔覆层显微硬度的提高效果非常明显。在耐蚀性方面，基体的自腐蚀电位是-1.475 V，低于Al-TiC复合涂层和Al-TiC-Y2O3复合涂层的自腐蚀电位，表明熔覆层的耐蚀性能得到提高。对于Al-TiC复合涂层，9∶1熔覆层的耐蚀性优于6∶1和3∶1熔覆层。对于Al-TiC-Y2O3复合涂层，在Al∶TiC=6∶1加入2.0％Y2O3时，熔覆层的耐蚀效果最好;在Al∶TiC=3∶1时加入0.6％Y2O3时，熔覆层的耐蚀性能最好。

目录

声明

摘要

1．1 镁合金的特点及应用

1．2 激光表面改性技术及应用

1．2．1 激光表面熔凝

1．2．2 激光表面合金化

1．2．3 激光冲击强化

1．2．4 激光表面熔覆

1．3 激光表面熔覆技术研究现状

1．3．1 激光熔覆技术特点

1．3．2 熔覆材料加入方法

1．3．3 激光熔覆材料及选择

1．3．4 稀土—激光熔覆研究现状

1．4 镁合金激光表面熔覆研究现状

1．5 本文的研究内容及技术路线

2．1．1 基体材料

2．1．2 熔覆材料

2．2 试验方法

2．3 试验分析设备

2．3．1 金相制备

2．3．2 金相显微镜

2．3．3 X射线衍射仪

2．3．4 扫描电子显微镜

2．3．5 显微硬度计

2．3．6 电化学工作站

2．4 本章小结

第三章 AZ91D镁合金表面激光熔覆Al-TiC复合涂层

3．1 熔覆层表面形貌

3．2 显微组织分析

3．3 物相分析

3．4 显微硬度分析

3．5 电化学腐蚀性能分析

3．5．1 腐蚀机理

3．5．2 腐蚀试验

3．6 本章小结

第四章 AZ91D镁合金激光熔覆Al-TiC-Y2O3复合涂层

4．1 显微组织分析

4．2 物相分析

4．3 显微硬度

4．4 电化学腐蚀性能分析

4．5 本章小结

第五章 结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果

致谢