镁合金表面激光熔覆工艺及组织性能研究

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激光熔覆技术作为一种新型的表面改性技术,能显著改善基材的表面性能。本文将激光熔覆技术应用于镁合金的表面改性,通过预置铝硅、稀土氧化物粉末进行激光熔覆,探究了激光扫描功率、激光扫描速度、稀土氧化物对改性层组织与性能的影响。对镁合金进行激光熔凝处理,可成功制备成形良好无缺陷的改性层,改性层与基体的结合区域为柱状晶组织,而内部区域为等轴晶组织,细小的Al12Mg17弥散分布在长条状α-Mg晶界处及晶间.改性层硬度、耐磨性、耐腐蚀性均有所提高。对镁合金预置硅粉进行激光熔覆处理,最优参数为:预置熔覆层厚度为250μm、激光扫描功率为145 W,激光扫描速度为200 mm/min,改性层厚度仅为200μm,改性层中存在大量弥散分布的新相Mg2Si以及固溶时效析出的细小Al12Mg17相,细化了组织,改善了性能,改性层硬度、耐磨性、耐腐蚀性显著提高:硬度提高了3.3倍,进行摩擦磨损试验后,体积磨损量仅为基体的2/3,自腐蚀电流密度降低了一个数量级。对镁合金预置铝硅粉末进行激光熔覆处理,最佳工艺参数为:预置熔覆层厚度250μm、功率165 W、扫描速度200 mm/min,改性层厚度达1000μm,改性层组织主要包括大量弥散分布的细小针状Mg2Si、细小的Al12Mg17相,树枝状α-Mg相以及(α-Mg+Al12Mg17)共晶组织。改性层硬度、耐磨性、耐腐蚀性与基体相比均得到显著提高:最高硬度提高了2.2倍,进行摩擦磨损试验后,体积磨损量仅为基体的2/3,自腐蚀电流密度降低了186.94μA/cm~2,降低了一个数量级。当Y2O3添加量为2%时,稀土氧化物对改性层的改善效果最好,改性层组织明显细化、均匀化,各区域硬度差异逐渐减小,耐磨性进一步提高,体积损失量仅为基体的1/2,耐腐蚀性也显著提高,与基体相比,自腐蚀电位正移了72 m V,自腐蚀电流密度降低了197.29μA/cm~2,降低了两个数量级。改性层组织细化、性能改善的主要强化作用包括第二相强化、细晶强化、固溶时效强化、沉淀强化、位错强化。
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