激光清洗工艺参数对7075铝合金表面特征与耐磨耐蚀性的影响

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7075铝合金作为一种硬质铝合金,因其具备质量轻、易加工、抗腐蚀性能良好和抗冲击性能强等优点而被常常应用于航天和汽车制造领域。7075铝合金在制造完成后其表面会生成一层氧化膜,该氧化膜的存在会降低铝合金焊缝的强度和韧性、电搭接部位的导电性、铝合金表面电镀层的结合质量以及设备维护检修的质量等,所以在这些场合需提前去除氧化膜。激光清洗相比于传统的清洗方式具有绿色清洁、精度高和可实现自动化等优点。本文利用了激光清洗技术对7075铝合金表面进行了清洗实验,研究了不同激光清洗工艺参数对7075铝合金清洗前后表面特征、摩擦性能以及腐蚀行为的影响规律。本文主要工作如下:(1)探究不同激光平均功率、振镜扫描速度和清洗次数对清洗后的7075铝合金表面形貌、氧元素含量、物相组成、显微硬度和粗糙度的影响规律以及变化的原因。分析得出当激光平均功率为140W、扫描速度为3500mm/s、清洗次数为1次时,清洗表面未出现严重的熔融现象,且氧元素的质量百分比较低,为1.16%。过大的激光平均功率、过小的扫描速度和过多的清洗次数会引起清洗表面发生严重烧蚀和热氧化,且严重烧蚀的熔融层会增大表面粗糙度。激光清洗对7075铝合金表面显微硬度的影响较小,清洗后的表面显微硬度相比原始表面至多增加了13.4HV。(2)对清洗表面的磨损行为和耐磨性进行了分析。发现7075铝合金原始表面的氧化膜在摩擦过程中可短暂地提高表面的减摩性。当激光平均功率为140W时,表面耐磨性最好。在1N的摩擦载荷和清洗表面粗糙度较小的条件下,熔融层的存在可以提升清洗表面减摩性和耐磨性。当摩擦载荷为5N和10N时,表面粗糙度是影响7075铝合金表面减摩性的主要因素;熔融层引起的粗糙度增大会造成清洗表面减摩耐磨性降低。(3)激光平均功率、振镜扫描速度以及清洗次数的变化对7075铝合金表面的腐蚀行为和耐蚀性均有着较大的影响。氧化膜的去除程度是影响清洗表面耐蚀性的重要因素。清洗过程中发生的热氧化可提高清洗表面耐腐蚀性,但表面熔融现象会降低清洗表面的耐腐蚀性。激光清洗后,7075铝合金基体元素也会参与到腐蚀过程中来。
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