鎂合金激光表面改性及其腐蝕和磨損性能研究.pdf

1、為了提高AZ91D鎂合金表面的耐蝕和耐磨性能，本文進行了Al2O3激光合金化、Al-Si激光合金化等一系列表面改性實驗。通過對不同條件下得到涂層宏觀和微觀質量的對比分析，分別優選了其工藝參數。
　　 本文采用光學顯微鏡、掃描電子顯微鏡、能譜分析儀和X射線衍射儀等手段對涂層微觀組織進行分析；用顯微硬度計測試了涂層和熱影響區的顯微硬度；用腐蝕失重法測試了涂層的腐蝕性能；利用磨損試驗機測試了涂層的摩擦磨損性能。
　　 微觀組織

2、分析表明，激光合金化層存在三個不同區域，由表及里分別是合金化層、結合區和熱影響區。Al2O3激光合金化層組織細小，主要由初晶鎂、Al2O3顆粒和金屬間化合物Al12Mg17組成，與基體相比，析出相數量增多。涂層中無明顯的氣孔、裂紋等缺陷。Al-Si激光合金化層主要由金屬間化合物Al12Mg17、Mg2Si和一些細小的針狀、不規則形狀顆粒等組成。
　　 顯微硬度測試顯示，Al2O3激光合金化層顯微硬度在90HV～150HV之，比基

3、體的硬度50HV有所提高。分析認為是由于激光合金化的細晶強化和沉淀強化作用。Al-Si激光合金化層硬度在200HV～250HV之間，約為基體的4～5倍，硬度的提高主要是由于新相的生成。腐蝕失重實驗中，10小時基體的失重量為18.05克，Al2O3合金化層失重量為4.71克，Al-Si合金化層失重量為2.05克，合金化層失重量分別為基體的26.1％和11.5％。從腐蝕形貌上看，鎂合金基體腐蝕嚴重，沒有腐蝕前的形貌，合金化層腐蝕程度較淺。在

4、不同實驗條件的磨損實驗中，Al2O3激光合金化層和Al-Si激光合金化層比基體都有不同程度的提高，在較大加載重量時，涂層耐磨優勢下降。
　　 為進一步提高AZ91D鎂合金表面性能，本文探討了在其表面激光熔覆復合材料Al-Si+Al2O3和Al-Si+SiC粉末。實驗發現，兩種涂層均主要由樹枝晶和共晶組織組成，在涂層中分別有Al2O3顆粒和SiC顆粒分布。硬度測試表明，兩種激光熔覆層硬度分別為250HV～290HV和250HV～3