AZ31B镁合金激光熔凝层的显微组织1..doc

目 录第一章 绪论 1.1 研究背景及意义 1.2 镁合金表面改性的方法 1.3 镁合金激光表面改性的研究现状 1.4 本论文的研究内容 第二章 试验设备及 2.1引言 2.2试验材料 2.3试验设备 2.3.1 激光表面改性设备 2.3.2 试验分析设备 2.5本章小结 第三章 AZ31B镁合金激光熔凝的 3.1引言 3.3 熔凝层的显微组织 3.4熔凝层的 3.5本章小结 第四章AZ31B镁合金激光熔凝参考文献 致谢 附录 1.1研究背景及意义 4 1.2镁合金表面改性的方法 4 1.2.1 电化学镀 4 1.2.2 化学转化 6 1.2.3 阳极氧化 7 1.2.4 气相沉积 8 1.2.5 激光表面改性 9 1.2.6 有机涂层 10 1.3 国外镁合金激光表面改性技术的发展现状 11 试验材料及试验设备 13 2.1引言 13 2.2试验材料 13 2.2.1基体材料 13 2.3试验设备 15 2.3.1 激光表面改性设备 15 2.3.2 试验分析设备 17 2.4本章小结 18 AZ31B镁合金激光熔凝的试验研究 19 3.2 试验方法 19 3.2.1 预处理 19 3.2.2 试验工艺 19 3.3熔凝层的宏观形貌分析 22 3.3.1 激光功率对熔凝层宏观尺寸的影响 22 (b) 熔深随激光功率变化的曲线 23 3.3.2 扫描速度对熔凝层宏观尺寸的影响 24 3.4熔凝层的微观组织分析 25 3.4.1 熔凝层的显微组织 25 3.4.2熔凝层的物相分析 27 3.5熔凝层的性能分析 29 3.5.1显微硬度分析 29 3.5.2 磨损性能分析 31 3.5.3 电化学腐蚀性能分析 34 3.6 本章小结 37 参考文献 37 研究背景及意义 摘要 为了提高镁合金的磨损性能，采用激光熔覆技术在AZ31D镁合金表面熔覆了Zr-Cu-Ni-AI／TiC复合粉末，制备出TiC和原位合成ZrC共同增强的zr基非晶复合涂层。采用x射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)技术研究了熔覆层的组织}并利用干滑动磨损方法评价了涂层的耐磨性。研究结果表明，熔覆层组织主要由非晶和金属间化合物组成；在非晶相和金属问化合物复合作用下，熔覆层表现出优异的耐磨性；且随着TiC含量的增加，耐磨性得到迸一步的提高。涂层和基材AZ91D的主要磨损机制不同，前者是疲劳剥落和黏着磨损，后者是磨料磨损。 镁及镁合金具有密度低（? = 1.738 g/cm3）资源丰富、无污染和可回收利用的特点，并拥有比刚度、比强度高，阻尼性能良好，导热性好，电磁屏蔽能力强，加工性良好等优异性能，所以在能源、资源和环境问题特别突出的今天，镁材料已成为继钢铁、铝材料之后第三大金属工程材料，被誉为“21 世纪绿色工程材料”。[1,2]本世纪以来，由于世界各国对能源和环境保护的更加重视，镁的研究开发出现了新的局面，镁材料成为迅速崛起的新型工程材料。我国是镁业大国，镁资源约占全球总量的70%，原镁产量居世界首位，在镁工业领域拥有资源、产量、出口三大方面优势，为发展镁合金工业提供了良好的基础。但是，我国镁产品以镁材料为主，大部分以原材料形式出口，且价格比国外同类产品低得多。如何将资源优势转化为技术和产品优势，推动我国镁业的发展，已成为目前亟待解决的重要问题。而且就全球总体情况来看，镁合金的应用及相应的研究较其他材料严重滞后。究其原因是：第一，镁的晶体结构为密排六方，塑性加工困难，至今主要应用铸造产品，变形产品很少；第二，镁合金的常温力学性能很低，特别是硬度、塑韧性有待进一步提高[3]第三，镁合金的耐腐蚀性差，镁的电位非常低（平衡电位E = -2.73 V[1]） ，为电负性很强的金属，稳定性很差，而镁合金“缺乏自愈合的、自然钝化的表面膜”是其致命的缺点，镁的氧化物分子体积与金属原子体积之比小于1 ，镁表面生成的氧化膜疏松多孔，不能对基体起有效保护作用。这些都大大限制了镁及镁合金作为工程结构材料的应用范围。 所以，如何提高镁合金材料的强度、硬度、耐磨性、耐热性及耐腐蚀性等综合性能，已成为当今材料学发展的重要课题。虽然可以通过制备镁基复合材料来提高镁合金的性能，例如：外加颗粒或纤维等增强体[4]但是这种方法的制造工艺复杂、技术难度大，价格昂贵，加上材料各向异性等原因，限制了它的应用。此外，由于镁合金容易燃烧、外加增强相与合金液的润湿性较差，传统的复合技术在制备镁合金复合材料尤其困难。更为重要的是， 在实际应用中， 镁合金零部件整体并不需要完全由镁基复合材料来制备，只需要其表面或局部区域具有较高的硬度、耐磨性和耐蚀性，而磨损和腐蚀恰恰是制约镁合金实际应用的瓶颈问题，因此，从材料的内在属性出发，解决镁合金性能方面存在不足