AZ91D镁合金表面激光熔覆Al-Si+Al2O3涂层..doc

AZ91D镁合金表面激光熔覆Al-Si+Al2O3涂层 Yao Jun a,b, G.P. Sun a, Hong-Ying Wang a, S.Q. Jia a, S.S. Jia a,? 摘要 本文利用5千瓦的激光器在AZ91D镁合金表面进行了Al + Si + Al2O3（7:1:2）粉末。表面熔覆层的微观组织和相进行了分析此外对熔覆层的形态，熔覆层的Si和Al2O3颗粒体积分数和分布进行了研究。详细测量了激光参数的表层的平均硬度。表层的硬度显著提高到210 HV0.0560–70 HV0.05，。虽然表面熔覆层的平均硬度保持不变，激光熔覆；；参数；显微硬度；镁合金在航空航天和汽车轻量化材料需求的增加我们的研发人员专注于镁及其合金强度、密度（从1.74到1.85克厘米），35%相比，铝基合金小于65%的钛合金。然而，镁有一些不良特性，包括的耐腐蚀性和耐磨性，抗蠕变能力差和高的化学反应活性，这限制了其许多应用。镁的化学，当它与水或空气接触，氢氧化物/氧化物表面层上形成。解决这些问题的一个是镁及其合金的表面，。激光表面处理技术包括激光相变，表面熔化（LSM），激光表面合金化（LSA）和激光表面熔覆（LSC）[ 9，12 ]。在LSM，此外，不同的沉淀物可能形成的镁相的增加由于非平衡凝固[ 15 ]过饱和度然而，因为熔化层的组合物相对于基板和大量的拉伸应力的限制同样可能产生[14–16 ]。适当的合金化增加它已被证，LSC是合适的技术[ 20,21 ]。[ 22,23 ]研究了激光表面Al和Al +纯镁合金中发现的耐磨性显著提高。最大限度的提高耐磨性，在激光表面合金化镁达在其他的努力，[ 24 ]研究镁合金表面以提高抗腐蚀和磨损，他们得出的结论是，耐腐蚀性和耐磨性提高。然而，有关于Al ++ Al2O3的镁合金激光熔覆的小报告。在本研究中，已尝试通过在7:1:2比值与Al ++ Al2O3激光表面熔覆提高AZ91D镁合金的耐磨性和耐腐蚀性（重量%）。在这方面，它可能会提到，Si和Al2O3颗粒在基体唯一可能产生一个弱界面强度[ 25 ]。另一方面，铝作为合金元素以提高镁及其合金的耐蚀性明显[ 26 ]。Al和Si + Al2O3的结合能，赋予增强的腐蚀性和改进的耐腐蚀性能的附加优势界面结合良好。从微观结构的激光加工区的详细表征，成分和物相分析了其存在优化激光加工参数。最后，对表面熔覆层和激光熔覆层显微硬度参数。可以预计，显微硬度明显提高，组织细化的激光表面熔覆可以提供更好的抗磨损和腐蚀的镁合金，因此有效的，在下一篇文章中，进一步材料性能应进行研究，以达到目标。镁合金基体，从镁合金AZ91D压铸板直接切断作为激光熔覆的目标。利用光学发射光谱测定，表1中列出。模铸板(100 mm × 150 mm× 3.5 mm)这些盘子用600目砂纸磨光表面之前，为了产生一个光滑的表面光洁度，无模污染物和用酒精清洗，干燥的空气。然后，该粉产生一个1–2毫米预置涂层和深度的预置粉末一定比例的树脂混合。【27,28】。36–72 h的预置涂层干燥后，再加热，不久之前准备的表面熔覆与脉冲激光进行。激光束传输通过光纤与600米内径，导致强度均匀分布。激光功率范围从500到5000 W，工件台的范围从3到28的?1速度，和屏蔽气体与0.1761s?1流量氩气。的焦距为142毫米，和散焦距离为89毫米。一个?3毫米的光斑进行耦合。一个-1000型显微硬度计是用于测量硬度。使用的负载为50 g和加载时间为15秒。硬度的平均值是从五到八的测量点的顶表面上相同的深度和沿包层的横截面。 相位分析微观结构用扫描电子显微镜（SEM）研究（模型jsm-5600，日本）和X射线衍射（XRD）（D型/最大2500pc理学，日本）。图1a激光熔覆后AZ91D压铸板试件的横截面。这是一个类型的AZ91D镁合金激光熔覆。对激光熔覆层的厚度与脉率的变化，激光束扫描速度和重叠率以及与入射光束的功率。涂层的顶部包层区，由Al ++ Al2O3，和底部基板，镁合金。图1b激光熔覆AZ91D镁合金与Al ++ Al2O3的顶表面的扫描电镜照片。表面层的显微组织主要基体中的Al的晶界可以看出一个分散的Si和Al2 O3颗粒。只对铝及其合金镁的缺乏和存在产生良好的耐腐蚀性的激光熔覆层。前区的复合材料微观结构也被发现从低到高的共晶取决于合金元素的浓度和激光表面熔覆工艺参数。一个详细的研究，应采取相关的微观结构形态与表面熔覆激光参数的Si和Al2 O3颗粒分布。1c是AZ91D表面包覆Al ++ Al2 O3的SEM形貌。界面是无缺陷的，其微观结构主要是树突状性质。Si和Al2 O3颗粒没有显变化分布在同一深度，但在Si和Al2 O3颗粒尺寸呈梯度分布，这是不同的深度，初生Si和Al2 O3颗粒体