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镁矿产资源丰富,镁合金具有密度小,比强度、比刚度高,减振性能好,抗辐射能力强等优点,成为继钢铁和铝材料之后的第三大金属工程应用材料,被誉为“21世纪绿色工程材料”。但是镁合金材料的耐腐蚀性差,硬度、耐磨损性也较差,在某种程度上制约了它的广泛应用。因此,采用表面改性技术提高镁合金的耐磨损性和耐腐蚀性等综合性能,进行适当的表面强化,具有重要的现实意义。本文采用5kW横流CO2气体激光对AZ31B镁合金表面进行激光熔凝和激光熔覆处理,以期提高镁合金表面的耐磨性能和耐腐蚀性能;研究了激光熔凝层、低熔点Al熔覆层和高熔点的Ni60合金熔覆层的激光表面改性工艺,分别从显微组织、物相、显微硬度、磨损性能以及电化学腐蚀性能等对比分析了原始镁合金和表面改性层。首先,对AZ31B镁合金进行了激光熔凝处理,呈月牙状的熔凝层与基体结合良好,没有裂纹、气孔等缺陷。选取激光功率和扫描速度这两个影响激光加工的决定因素进行了分析,发现随着激光功率的增加或扫描速度的减小,熔宽和熔深都增大。熔凝层由α-Mg和β-Mg17Al12组成,而且晶粒比基体明显得到细化。受细晶强化和沉淀强化等的综合作用,熔凝层的显微硬度、耐磨性以及耐腐蚀性都得到提高,显微硬度提高了13.64~93.75%,耐磨性提高了37.14~62.86%,腐蚀电位正移了43~109mV,腐蚀电流密度降低了近一个数量级。考虑到Mg与Al的良好冶金结合性能,接着在AZ31B镁合金表面激光熔覆了低熔点的Al涂层,熔覆层中没有明显的裂纹和气孔等缺陷。Al熔覆层中的物相以Al、Mg17Al12和Al3Mg2为主,并形成了树枝状和梅花状这两种组织形态,从熔覆层底部到表面,晶粒尺寸逐渐减小。与原始AZ31B镁合金相比,受Al固溶体、细晶强化和沉淀强化等的综合作用,熔覆层的显微硬度、耐磨性以及耐腐蚀性的提高程度更大,显微硬度提高了455~733%,耐磨性提高了40~80%,腐蚀电位正移了93~183mV,腐蚀电流密度降低了1.5个数量级左右。最后,在AZ31B镁合金表面首次成功激光制备了在钢铁材料中最常用的高熔点的Ni60合金,得到了与基体结合良好的没有明显的裂纹和气孔的合金层。熔覆层物相由Mg和多种金属间化合物MgNi2、Mg2Ni、Mg2Ni3Si、Mg2Si、FeNi等组成,呈现Ni60合金的典型的树枝晶形态。在细晶强化、固溶强化以及第二相强化等的综合作用下,熔覆层的显微硬度和耐磨性都得到很大程度的提高,显微硬度提高了656~1102%,耐磨性提高了71.43~91.43%。而Ni60合金熔覆层的电化学腐蚀性能由于Ni元素、Ni-Mg金属间化合物及含有Ni和Cr元素的Mg固溶体所致而得到改善,腐蚀电位正移了136~417mV,腐蚀电流密度降低了2~3个数量级。当激光功率P=4000W扫描速度v=180mm/min时腐蚀电位最高为-1142mV,比原始镁合金正移了417mV,腐蚀电流密度降低了两个多数量级。