AZ91镁合金激光表面改性后的微观组织和耐腐蚀性能研究

以AZ91镁合金为对象,利用激光表面合金化方法对其进行表面改性,研究激光熔覆合金层的微观组织、硬度和耐腐蚀性能。结果表明,激光合金化涂层的主要物相为Mg2Si、Al12Mg17、Al3Mg2金属间化合物以及α-Mg和Al固溶体。激光合金化改性后,涂层的显微硬度明显高于AZ91镁合金基体,耐腐蚀性能也大幅度提高。     

AZ91D镁合金表面真空扩散渗铝层结构及性能研究

采用真空固态扩散渗铝的方法,在420℃对AZ91D镁合金进行表面合金化改性处理.对渗铝层的组织结构、耐腐蚀性能、显微硬度等进行了研究,测量了该合金扩散渗铝前后试样的电化学腐蚀极化曲线.结果表明,真空固态扩散在AZ91D镁合金表面获得了均匀致密的渗铝层,渗铝层由表及里依次由Al3Mg2最外层,β-Mg17Al12次外层,以及以β-Mg17Al12为主的β-Mg17Al12+α-Mg两相组织内层构成,该渗铝层明显改善了AZ91D镁合金在质量分数5%NaCl溶液中的耐腐蚀性能,并提高了材料的表面显微硬度(1600～1800 MPa).     

工程测量仪器的激光表面处理研究

以工程测量仪器用AZ91D镁合金为研究对象,采用低熔点Al-Si共晶合金粉末在合金表面进行了激光表面处理。结果表明,激光表面改性层主要由Mg_2Si、Al_(17)Mg_(12)和Al_3Mg_2相,以及α-Mg和Al固溶体组成;Al-Si合金化改性层的硬度分布均匀,且明显高于AZ91D母材;激光表面改性层的自腐蚀电位较AZ91D合金基材发生了正向移动,合金的耐腐蚀性能更优异。     

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%。     

镁合金表面激光熔覆Al-Si合金涂层的组织和耐磨性

以Al-Si共晶合金粉末为熔覆材料,在AZ91D镁合金表面进行了激光熔覆试验,利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对激光熔覆层的组织、成分和相组成进行了分析,测试了激光熔覆层的显微硬度和磨损性能。结果表明,激光熔覆层由α-Mg过饱和固溶体和Mg17Al12、Mg2Si、Al3Mg2金属间化合物等相组成,且与基材之间形成了良好的冶金结合。由于激光熔覆层中存在金属间化合物析出相强化、细晶强化和固溶强化等多种强化作用,熔覆层的硬度比AZ91D合金提高了3#4倍,磨损量比AZ91D合金降低了72%。     

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.     

AZ91D镁合金微等离子体氧化陶瓷层的耐腐蚀性研究

采用微等离子体氧化方法在AZ91D镁合金表面制备陶瓷层.利用扫描电镜、X射线分析陶瓷层微观组织结构,通过盐雾试验方法测试处理过的AZ91D镁合金耐腐蚀性能.结果表明,AZ91D镁合金经过微等离子体表面氧化处理后,陶瓷层由表面的疏松层和内部致密层所组成,疏松层里有较多的孔隙;致密层孔隙较少且与基体结合牢固;微等离子体氧化陶瓷膜的相结构主要由MgAl2Si3O12,β-Mg2SiO4,(Mg4Al14)(Al4Si2)O20等含硅的尖晶石型氧化物和δ-MgAl28O4等Mg,Al复合氧化物构成.AZ91D镁合金经微等离子体氧化处理后,基体被氧化膜覆盖,使其抗腐蚀性能显著提高,试样表面有陶瓷膜的AZ91D镁合金在盐雾试验中的腐蚀速率是AZ91D镁合金腐蚀速率的1/8.61.     

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。     

AZ91D镁合金表面激光熔覆Al60Si40涂层研究

采用预置涂层法,通过5kW横流C02激光器在AZ91D镁合金表面激光熔覆A160Si40合金粉末,以达到改善镁合金表面性能的目的。利用扫描电镜（SEM）和x射线衍射仪（XRD）分析熔覆层的微观组织,利用显微硬度计测量熔覆层深度方向上的显微硬度,利用MM-200摩擦磨损实验机测试熔覆层的耐磨性能。研究表明：表面激光熔覆层的组织呈现亚共晶组织特点,主要由α-Mg,β—Mg17Al12和Mg2Si组成;熔覆层的最高显微硬度（270HV）是基体（90HV）的3倍,其耐磨性也明显提高。     

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。     

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。     

AZ91D镁合金等离子束重熔组织与性能

利用高能等离子束对AZ91D镁合金表面进行快速加热重熔处理,利用X射线衍射、扫描电镜、电子探针等对重熔层的物相、组织结构和成分进行分析,通过摩擦和拉伸试验研究重熔层的耐磨性和强度。结果表明:等离子束重熔层的晶粒得到高度细化,晶粒为细小的等轴晶粒,尺寸为1～2μm;物相组成仍然为α-Mg+β-Mg17Al12,但α-Mg相减少,β-Mg17Al12增加,且β-Mg17Al12相的分布更加均匀弥散;重熔层深度与等离子束的电流大小有关,电流越大,熔凝层越深;重熔层的显微硬度(105～125 HV0.1)明显高于基体的显微硬度(60～70 HV0.1),拉伸断口细致,有塑性变形痕迹以及由细小均匀韧窝组成的纤维状的撕裂痕,也有明显的晶粒拔出痕迹,等离子重熔处理有利于提高AZ91D镁合金的表面耐磨性和强度。     

激光表面强化对镁合金在模拟体液中腐蚀行为的影响

目的通过对镁合金表面进行激光强化处理,改善医用AZ91D镁合金在模拟体液中的耐腐蚀性能。方法采用不同脉宽的Nd:YAG脉冲激光对医用AZ91D镁合金表面进行处理,激光能量密度分别为28、23、18 J/mm~2,对激光处理后镁合金强化层的组成、显微结构、厚度、元素分布以及耐腐蚀性能等进行测试和分析。结果 AZ91D经过激光强化处理后形成致密的强化层,强化层中相的组成与基材相的组成相同,均由α-Mg和β-Mg_(17)Al_(12)组成,强化层的厚度达到300μm。Mg和Mg_(17)Al_(12)的X射线衍射峰均向低角度偏移(约0.2°),且镁合金表面晶粒均得到细化,β相的大小从平均55.705μm减小到平均6.447μm。EDS分析表明,经过激光处理后,Mg的质量分数由82.88%减少为70.13%,Al的质量分数由16.28%增加为28.08%,且Al的分布更均匀。激光处理后,镁合金在模拟体液中的电化学测试结果表明,镁合金的腐蚀电位从原来的-1274mV增加到-1215 mV,腐蚀电流密度从8.920×10~(-5) A/cm~2减小为8.826×10~(-6) A/cm~2,同时,阻抗也从原来的1000Ω增加到60 000Ω,可知激光强化镁合金的耐腐蚀性能较原始镁合金的耐腐蚀性能均有一定程度的改善。结论医用AZ91D镁合金在不同脉宽的Nd:YAG脉冲激光处理后,表面晶粒得到了细化,强化层中富集Al,在模拟体液中的耐腐蚀性能得到改善。     

铝基非晶纳米晶复合涂层研究

采用自动化高速电弧喷涂系统,用自行研制的粉芯丝材,在AZ91镁合金基体表面上制备出Al-Ni-Y-Co非晶纳米晶复合涂层.采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)分析了Al-Ni-Y-Co非晶纳米晶复合涂层的微观形貌和组织结构,结果表明Al-Ni-Y-Co非晶纳米晶复合涂层是由非晶相和纳米晶化相共同组成的,涂层结构致密,孔隙率约为1.8%.Al-Ni-Y-Co非晶纳米晶复合涂层的平均显微Vickers硬度值为311.7 HV0 1,结合强度为26.8 MPa.涂层的抗磨损耐腐蚀性能优于Al涂层和AZ91镁合金基体;其相对耐磨性约为Al涂层的10倍,为AZ91镁合金的6倍;其自腐蚀电位值正于Al涂层及AZ91镁合金,自腐蚀电流密度值约为Al涂层的1/2,AZ91镁合金的1/5;其腐蚀后的表面形貌比Al涂层和AZ91镁合金平整,点蚀较少.Al-Ni-Y-Co非晶纳米晶复合涂层的耐磨防腐综合性能优异.     

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。     

在线固溶及离线热处理对压铸AZ91D镁合金组织及硬度的影响(英文)

研究在线固溶处理、离线固溶处理和时效处理对压铸AZ91D镁合金组织及硬度的影响。结果表明:在线淬火和离线时效处理可提高压铸AZ91D合金的布氏硬度,但是离线固溶处理使合金的硬度下降。通过X射线物相分析、光学显微组织分析、差热分析、扫描电镜及能谱分析,发现在线固溶和时效处理后合金的组织与压铸AZ91D的基本相同,仍由α-Mg及β-Al12Mg17组成。在压铸镁合金冷却过程中,在线固溶处理使温度急剧降低从而阻止了β-Al12Mg17相的继续析出,增强了Al元素固溶强化的效果。时效处理后,Al12Mg17从Mg的过饱和固溶体中析出并细化组织,改善了细晶强化的效果。离线的固溶处理使Al12Mg17分解,导致其固溶强化效果得到增强但是晶界强化相大幅度减少,从而使合金的硬度降低。     

7075铝合金对AZ91镁合金组织和性能的影响

为了研究7075铝合金对AZ91镁合金组织与性能的影响,采用光学显微镜、扫描电镜、X 射线衍射仪、万能材料试验机研究了AZ91镁合金的显微组织与力学性能。结果表明：向AZ91镁合金中加入7075铝合金可使该合金的铸态组织明显细化,当7075铝合金含量超过4%（质量分数,下同）时,AZ91镁合金铸态组织中Mg17Al12相数量明显减少,并且组织中生成了Al6Mn新相。合金抗拉强度与延伸率随着7075铝合金加入量的增加而提高,当7075铝合金的加入达到4%,其抗拉强度与延伸率达到最大值,分别为186 MPa和8.2%     

Influences of laser powers on microstructure and properties of the coatings on the AZ91HP magnesium alloy

Al-Si alloy coatings were prepared on AZ91HP magnesium alloy by broad-beam laser cladding; the influences of the powers on the microstructure and properties of the coatings were discussed. It was found that the microstructure of the coatings at the powers of 3 and 3.5kW was characterized by Mg₂Si dendrites, and needle-like Mg₂Al₃(hcp) dispersing in the Mg₁₇Al₁₂ matrix, whereas the coating at the power of 2.5 kW was composed of the petal-like Mg₂Al₃ (fcc) as well as the needle-like Mg₂Al₃(hcp). The coating at the power of 4 kW appeared as α-Mg solid solution and Mg₂Si, Mg₁₇Al₁₂, as well as Mg₂Al₃ (hcp). The coatings with the powers of 3 and 3.5　kW exhibited higher microhardness and better wear resistance because of more Mg₂Si and Mg₁₇Al₁₂. However, the coating at the power of 2.5 kW displayed better corrosion resistance.