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镁合金表面合金化技术优化

时间:2026-01-23 理论教育 峰子 版权反馈
【摘要】:激光表面合金化是采用一种高功率激光器熔化一种金属涂层及其底下的基体。有文献报道,商业化纯镁、AZ91和WE54合金用和表面合金化后,其磨损抗力得到了提高,而用表面合金化,其磨损抗力却没有得到改善。在另一种相关的工艺中,为了改善AZ91镁合金的滑动磨损性能,用一种激光束熔化金属镁的表面并在熔池中注入硬质颗粒TiC和SiC。据报道,在AZ91和WE54镁合金上激光涂覆AlSi30层可以使其在磨损试验中的容积损失分别减小38%和57%。

激光表面熔化可以在金属表面产生亚稳固溶体,金属表面的冷却速率可高达1010K/s。该工艺是一种快速凝固加工工艺,仅表面区域得到改善。该技术的优点包括能处理深度达几毫米的复杂几何形状,较低的操作成本以及更大范围地控制改性层的浓度。该工艺已被用于研究改善Mg-Li和Mg-Zr合金的耐蚀性。激光表面合金化是采用一种高功率激光器熔化一种金属涂层及其底下的基体。快速熔化、混合和重新凝固使得涂层和基体合金化。研究表明,Cu、Al和Cr涂层具有更高的点蚀电位,因此其腐蚀保护效果将更有希望。有文献报道,商业化纯镁、AZ91和WE54合金用(Al+Ni)和(Al+Si)表面合金化后,其磨损抗力得到了提高,而用(Al+Cu)表面合金化,其磨损抗力却没有得到改善。镁激光表面合金化的磨损抗力比含有粉末颗粒的镁激光涂覆层好,尤其是为了强化表面涂层而加入SiC颗粒时的含粉末颗粒的镁。

在另一种相关的工艺中,为了改善AZ91镁合金的滑动磨损性能,用一种激光束熔化金属镁的表面并在熔池中注入硬质颗粒TiC和SiC。表面层由分散在整个涂覆层中的TiC和SiC组成。这种表面可以改善磨损抗力,然而用于磨损试验的对磨材料的磨损却增加。研究表明,注入Mg2Si细小颗粒的镁表面具有高的耐磨性,而且对磨材料的磨损小。在另一种紧密相关的技术中,涂层被热喷涂在基体上,然后用2kW的Nd:YAG激光器重熔,该技术被用于用Al-12.5%(质量分数)Si合金涂覆一种增强体体积分数为17%的SiC颗粒增强ZK60镁基复合材料。喷涂态涂层的附着力较差,但随后的激光重熔可以使涂层完全熔化到基体上。尽管这样可以改善附着力,但激光重熔并未改善耐蚀性,因为镁会过渡地扩散进入激光重熔表面里,为了获得适当的涂层必须仔细控制工艺参数。据报道,在AZ91和WE54镁合金上激光涂覆AlSi30层可以使其在磨损试验中的容积损失分别减小38%和57%。在真空中的磨损可以显著降低,而在空气中的主要磨损机理是附着力降低和磨损颗粒氧化形成硬质、耐磨的氧化物颗粒。(https://www.xing528.com)

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