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AZ91D镁合金激光表面熔覆Fe-Ni-Cr-B-Si合金

作　者: 张仁
导　师: 肖泽辉
学　校: 湘潭大学
专　业: 材料学
关键词: 镁合金二步法激光熔覆 Fe-Ni-Cr-B-Si合金耐腐蚀性耐磨损性能
分类号: TG174.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

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。

AZ91D镁合金激光表面熔覆Fe-Ni-Cr-B-Si合金

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