AZ91D镁合金表面激光熔覆Ti74Ni20Si4B2涂层

为改善AZ91D镁合金的表面性能,采用6 kW连续CO2激光器在AZ91D镁合金表面熔覆Ti74Ni20Si4B2涂层。用光学显微镜和带能谱分析的扫描电镜观察熔覆层组织和结合区域的形貌以及元素分布,测试合金层的显微硬度、耐磨性和耐蚀性。结果表明,合金层与基体结合良好,并且元素分布没有明显界限。由XRD分析发现,生成TiBx、B4Si等化合物;通过对熔覆层和基体性能测试,发现平均显微硬度提高至625 HV0.05,耐磨性提高了1倍,极化曲线动态极化腐蚀电位提高了0.194 V,腐蚀电流密度降低了0.093 A·cm-2,在3.5%的NaCl溶液中耐腐蚀性能提高了约96%。     

AZ31B镁合金表面喷熔Al涂层的组织和性能

目的提高AZ31B镁合金的耐蚀性。方法采用氧乙炔在AZ31B镁合金表面喷熔Al涂层,对喷熔的Al涂层进行扫描电镜(SEM)分析,采用能谱仪(EDS)对涂层进行面扫描检测涂层元素的分布情况。利用电化学分析法、浸泡试验检测喷熔涂层的耐蚀性,用维氏硬度计测试喷熔涂层的硬度。结果喷熔的Al涂层与AZ31B镁合金基体结合良好,呈现冶金结合。喷涂过程中,喷熔的Al涂层呈等轴晶生长。通过面扫描结果可知,喷熔涂层中发现Mg元素,说明基体中的Mg元素发生了扩散。通过电化学测试可知,喷熔Al涂层的自腐蚀电压为-1.45 V,比AZ31B镁合金的自腐蚀电压(-1.5 V)降低了0.05 V;喷熔Al涂层的自腐蚀电流密度为1.58×10~(-4) A/cm~2,约为AZ31B镁合金自腐蚀电流密度(8.66×10-4 A/cm2)的1/5。由浸泡实验可知,喷熔Al涂层的平均腐蚀速率约为AZ31B镁合金的1/5倍。喷熔Al涂层的显微硬度是AZ31B镁合金基体硬度的2.9倍。结论喷熔Al涂层的组织较好,性能比镁合金基体有所提高。     

AZ31镁合金表面Al合金化层的制备与性能研究

为提高镁合金表面的耐蚀性,采用热喷涂技术在AZ31镁合金表面制备铝涂层,并利用脉冲钨极氩弧表面熔覆的方法进行表面重熔,获得富铝的合金化层,分析了合金化层的组织结构和性能。研究结果表明:在AZ31镁合金表面的铝合金化层中存在典型的树枝晶结构,含有金属间化合物Mg2Al3,Mg17Al12以及α-Mg和Al固溶体。显微硬度测试表明,铝合金化可使AZ31镁合金表面硬度由HV50左右提高到HV200左右。极化曲线测试表明,合金化层提高了镁合金表面的耐蚀性。     

AZ91镁合金表面激光熔覆Al-Cu合金涂层的组织与性能

利用激光熔覆技术在AZ91镁合金表面制备Al-30%Cu(质量分数)合金涂层。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、显微硬度仪、电化学工作站表征分析激光熔覆试样的组织和性能。结果表明:激光熔覆层与基体呈现出良好的冶金结合,无明显的气孔裂纹等缺陷。其中,熔覆区出现大量的牙齿状、花瓣状和细颗粒状组织,结合区为典型的树枝晶组织。XRD结果表明:熔覆层主要由二元相Mg_(17)Al_(12)、AlMg、CuMg_2和三元相Al_2CuMg、Mg_(32)Al_(47)Cu_7组成。由于晶粒细化和新形成的金属间化合物的共同作用,合金熔覆层的显微硬度平均值(392.2HV)为AZ91镁合金基体硬度(约70HV)的5.6倍。熔覆层的腐蚀电位比基体的提高179.2 mV,腐蚀电流密度较基体的降低两个数量级,耐蚀性得到较大的改善。     

AZ31B镁合金表面火焰喷涂Al-Mg_2Si涂层的耐腐蚀性能

为提高AZ31B镁合金表面的耐腐蚀性能,用火焰喷涂方法在镁合金表面制备Al-Mg_2Si复合涂层。采用XRD、SEM和EDS分析涂层的物相组成、微观组织及元素分布;通过电化学试验测试样品在3.5%NaCl溶液中的腐蚀电位、腐蚀电流密度;通过3.5%NaCl溶液浸泡试验测试样品的腐蚀速率;并测试涂层的显微硬度。结果表明:涂层中的主要物相有Mg_2Si、Al,组织比较致密,元素分布均匀。Tafel极化曲线测试表明,Al-Mg_2Si涂层样品与AZ31B镁合金样品相比腐蚀电位从-1.489 V正移到-1.366 V,腐蚀电流密度从2.817×10~(-3) A/cm~2降低到1.198×10~(-3) A/cm~2。浸泡试验结果表明,喷涂Al-Mg_2Si的镁合金的腐蚀速率明显低于没有喷涂的镁合金。显微硬度测试表明,涂层的显微硬度集中分布在259~308 HV0.05之间,镁合金为50~60 HV0.05。因此在AZ31B镁合金表面火焰喷涂Al-Mg_2Si涂层可以提高其耐腐蚀性能,表面硬度显著提高。     

镁合金表面电子束熔覆铝涂层

为提高镁合金表面耐蚀性,采用火焰喷涂与高能电子束重熔技术在AZ91D镁合金表面制备了A1涂层.分析了涂层的微观组织结构和各区域的元素分布情况,测试了涂层硬度与耐蚀性.结果表明,在电子束重熔过程中,Al-Mg元素在涂层与基体间产生了明显的扩散,呈现交错的界面结合特征.涂层主要由熔覆区、合金化区和热影响区三部分组成,其中合金化层为典型的树枝晶结构.由于涂层中形成大量金属间化合物如Mg2Al3、Mg17Al12,使硬度由基体的70～80 HV0.05提高到220 HV0.05.这些相的存在也显著的提高了AZ91D镁合金表面的耐蚀性.     

AZ31B镁合金表面激光熔敷+搅拌摩擦加工改性层结构与性能

采用激光熔敷和搅拌摩擦加工相结合的方法在AZ31B镁合金表面分别制备了Cu+Al和Si+Al改性层。通过SEM、XRD、显微硬度测试以及电化学腐蚀对表面改性层的微观组织、相组成、显微硬度及耐腐蚀等性能进行分析。结果表明,用Cu+Al和Si+Al粉末制备的改性层化合物分别主要由β-Al_(12)Mg_(17)及少量的Al Cu_4、Al Mg和Mg_2Si、Al Mg及少量的β-Al_(12)Mg_(17)组成。搅拌摩擦加工改性层与镁合金基体结合良好,表面平整光滑、组织均匀细小。与镁合金基体相比,表面改性层的显微硬度和耐腐蚀性能均得到明显提高,经搅拌摩擦加工之后的添加Si+Al混合粉末改性层的HV显微硬度值最高可达2.96 GPa,比母材提高了385.3%;添加Cu+Al混合粉末改性层的自腐蚀电位最高可达–0.975 V,比母材提高了37.4%。     

激光器(Nd:YAG)工艺参数对熔覆层组织的影响

研究了采用Al、Si和Al2O3混合粉对AZ91D镁合金表面进行激光熔覆的工艺和熔覆层组织。激光加工是在一个5 kW固体激光器(Nd:YAG)上进行的,研究了Si和Al2O3颗粒在熔覆层中的体积分数、分布、形貌及其组织。较系统地研究了激光工艺参数对其组织和熔覆层显微硬度的影响。结果表明,熔覆层的平均显微硬度比基体AZ91D的(HV0.0560~70)高很多,可达HV0.05210;并且,随着激光功率的增加,熔覆层的显微硬度下降,这种情况在较低功率(小于2 kW)时更为明显。给出了用Al、Si和Al2O3混合粉激光熔覆AZ91D镁合金表面适当的工艺参数和均匀的复合层组织。     

镁合金表面等离子喷涂+激光重熔Al-Si基纳米Si_3N_4复合涂层

为了改善镁合金表面的性能,将等离子喷涂和激光重熔技术相结合,利用5 kW横流连续CO2激光器,在AZ31B镁合金表面进行了激光重熔Al-Si+1%nano-Si3N4等离子喷涂复合涂层的试验研究。通过扫描电子显微镜、能谱分析仪、X射线衍射仪分析了重熔层的组织、成分分布和重熔前后的物相及结合界面,用显微硬度仪和电化学工作站测试并对比复合涂层重熔前后的硬度和腐蚀性能。结果表明,等离子喷涂层经激光重熔后与镁基体达到了良好的冶金结合,在激光作用下,重熔层析出的金属间化合物AlN、Mg2Si及弥散的铝硅固溶体强化相有效提高了其显微硬度,最高值达到514 HV0.05,是基体的10倍。在析出强化相作用下,重熔层的耐蚀性得到明显提高,自腐蚀电流较喷涂层和镁基体降低一个数量级。     

AZ91D镁合金表面激光熔覆Al-TiC涂层组织和性能的研究

目的研究Al-TiC涂层组织和性能的特性,以提高镁合金涂层的硬度和耐蚀性能。方法采用Nd:YAG固体激光器,在AZ91D镁合金表面通过激光熔覆制备Al-TiC涂层,采用光学显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计、电化学工作站,对熔覆层的组织形貌、物相结构、显微硬度和耐蚀性能进行测定和分析。结果 Al-TiC涂层的主要组成相有AlTi_3(C,N)_(0.6),Al_3Mg_2,Mg_2Al_3,Al和TiC等。激光熔覆层的厚度约为0.35 mm,表面成型良好,结合层晶粒细小,熔覆层与镁合金基体之间结合良好,呈大波浪形。熔覆层试样的平均显微硬度为224HV,约为基体显微硬度(62HV)的4倍,由此表明熔覆层对镁合金硬度有明显的增强作用。镁合金基体的自腐蚀电位为-1.475 V,自腐蚀电流密度为7.556×10~(–5) A/cm~2,熔覆层试样的自腐蚀电位为-1.138V,自腐蚀电流密度为4.828×10~(–5) A/cm~2,与镁合金基体相比,熔覆层的腐蚀电位值增加,腐蚀电流密度值变小,熔覆层的耐蚀性能得到提高。结论采用激光熔覆技术,能够在AZ91D镁合金基体表面制备Al-TiC涂层,由于硬质相AlTi_3(C,N)_(0.6),Al_3Mg_2,Mg_2Al_3,TiC等的存在,熔覆层的显微硬度和耐蚀性能显著提高。     

A dense and compact laser cladding layer with solid metallurgical bonding significantly improved corrosion resistance of Mg alloy for engineering applications

Although Mg alloy attracts great attention for engineering applications because of high specific strength and low density, low corrosion resistance limits its extensive use. In this study, Mg–Al–Zn–Mn alloy was treated via a laser cladding process to generate a dense and compact laser cladding layer with solid metallurgical bonding on the substrate for improving corrosion resistance, effectively hindering the corrosion pervasion into Mg alloy. The corrosion current density declined from 103 μA/cm² for Mg alloy to 13 μA/cm² for the laser cladding layer in NaCl aqueous solution. Moreover, the laser cladding layer was slightly corroded in comparison with Mg alloy in NaCl aqueous solution. Besides, the microhardness of the cladding layer reached a mean value of 170.5 HV, 3.1 times of Mg alloy (56.8 HV) due to the in situ formation of hardening intermetallic phases. Wear resistance of laser cladding layer was also obviously improved. These results demonstrated that the laser cladding layer obviously enhanced anticorrosion property of Mg alloy for engineering applications.     

AZ33M镁合金激光熔覆Al-Si涂层的组织与性能

利用激光熔覆技术在AZ33M镁合金表面制备了Al-Si涂层,通过采用腐蚀电化学测试结合X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)及显微硬度计等对熔覆层微观组织和性能进行了表征。结果表明,熔覆层主要由Mg和Mg₁₇Al₁₂、Mg₂Si及Mg₂Al₃相组成。熔覆层显微组织由柱状树枝晶和方向各异的树枝晶组成。由于第二相强化和细晶强化等原因,制备的Al-Si涂层相比镁合金基体具有更高的硬度。熔覆层的自腐蚀电位相比基体提高了约400 mV,自腐蚀电流降低了一个数量级,熔覆层的耐蚀性明显优于基体镁合金。     

镍基合金激光熔覆-离子渗硫复合改性层组织性能

利用激光熔覆和离子渗硫技术在45钢表面制备复合改性层,采用SEM,EPMA,XRD等手段对比研究激光熔覆层和渗硫层的组织形貌、成分分布及相组成;并测试渗硫前后涂层的耐磨性和耐蚀性.结果表明,镍基合金涂层主要由γ-（Fe,Ni）,Fe_0.64Ni_0.36,M₂₃C₆,WC,M₇C₃和Fe₂B等物相组成,显微硬度达到740 HV0.2.渗硫后在激光熔覆层表面形成了以FeS为主的渗硫层,表面疏松多孔,由微纳米级的尖岛状颗粒堆砌而成.与熔覆层相比,复合改性层的摩擦系数和磨损量都显著降低,减摩和耐磨效果明显.渗硫后镍基合金激光熔覆层自腐蚀电位下降,腐蚀电流密度增大,耐蚀性略微降低.     

Broad-beam laser cladding of Al-Si alloy coating on AZ91HP magnesium alloy

In the present study, an attempt was made to improve the wear resistance and the corrosion resistance of AZ91HP magnesium alloy by laser cladding Al-Si eutectic alloy. The results showed that the clad layer mainly consisted of Mg₂Si, Mg₁₇Al₁₂ and Mg₂Al₃ phases. The microstructure of the bonding zone changed from columnar grains to equiaxial grains along the direction of heat-flow. The heat-affected zone consisted of α-Mg and α-Mg + β-Mg₁₇Al₁₂ eutectic. The formation of multiple Mg intermetallic compounds allowed the clad layer to exhibit higher hardness, better wear resistance and corrosion resistance.     

镍基合金表面激光熔覆钴基合金涂层的耐磨性能

为了提高涡轮叶尖端部的耐磨性能,以钴基合金粉末为涂层原材料,利用CO2激光器,在镍基合金表面上熔覆了优质耐磨涂层.采用销盘式摩擦磨损试验机进行了镍基合金及激光熔覆涂层的干摩擦磨损试验.试验结果表明,镍基合金的平均摩擦系数为0.48,钴基合金涂层的平均摩擦系数为0.30,钴基合金涂层的平均磨损量低于镍基合金材料,说明钴基合金涂层具有较高的耐磨性.     

镁表面铝熔覆层微观组织的观察

为改善镁合金表面的耐腐蚀性能,以铝粉作为激光熔覆材料,在镁表面进行激光熔覆,得到了无气孔、无裂纹且与基体能够良好结合的熔覆层结构.研究了激光工艺参数对该熔覆层的微观组织的影响.     

激光熔覆镍基合金的耐磨耐蚀性研究

用激光熔覆和火焰重熔方法在 35CrMo调质钢表面分别熔覆上一层Ni45、Ni35合金。用电化学方法和应力腐蚀试验测定了熔覆层耐蚀性。试验结果表明 ,激光熔覆层组织的耐磨性和抗腐蚀性较火焰重熔后组织的有很大提高。其中激光熔覆Ni45粉末的熔覆层组织的耐磨、耐蚀性最好     

镁合金的激光表面处理技术

评述了激光表面熔凝、激光表面合金化和激光表面熔覆技术用于镁合金表面处理中提高其耐蚀性和耐磨性的机制,以及这些表面处理技术的研究现状。并探讨了激光表面处理技术在镁合金应用中存在的问题和该技术的发展前景。     

基于摩擦加工技术的镁合金表面改性研究现状

鉴于当前高性能镁合金的应用需求,亟待提高镁合金的表面硬度、摩擦磨损性以及耐蚀性等表面性能。新型固态加工技术——搅拌摩擦加工以及摩擦堆焊能够实现材料的大塑性变形,在镁合金表面微观组织结构改性、表面复合材料化以及金属焊敷层制备等方面得到了成功的应用。在介绍搅拌摩擦加工以及摩擦堆焊技术特性的基础上,分别从工艺手段、组织演变以及性能改善等方面综述了摩擦加工技术用于镁合金表面改性的研究现状。国内外研究结果显示,搅拌摩擦加工可有效细化镁合金表面晶粒,破碎粗大第二相,导入增强粒子,实现表面复合化,进而显著提高镁合金的硬度、耐磨性以及耐蚀性。摩擦堆焊技术可在镁合金表面成功制备无稀释、结合完整性高、均匀细化的金属焊敷层,有效改善镁合金表面硬度及耐磨性。通过对用于镁合金表面改性的摩擦加工技术研究现状的总结,展望了镁合金搅拌摩擦加工以及摩擦堆焊的发展前景,提出了需要进一步研究的方向。