AZ91D镁合金激光熔覆Al+Al2O3涂层的界面特征

在AZ91D镁合金表面激光熔覆Al＋Al2O3粉末制得了复合涂层。用扫描电镜、高分辨透射电镜和原子力显微镜对涂层与AZ91D镁合金基体界面结合区生长形态和特征以及涂层中Al2O3粒子的分布进行了观察，用能谱仪对界面结合区的元素线扫描，用X射线衍射分析确定了涂层及基体中的相组成。结果显示，涂层中Al2O3粒子的分布是均匀的，结合区的生长形态为独特的平行树枝晶，其组织形态受激光工艺参数的影响。     

激光熔覆AZ91D镁合金的界面特征和耐磨性研究

在AZ91D镁合金表面激光熔覆Al Al2O3粉末制得复合涂层.用X-ray衍射确定激光熔覆层的相结构,用光学显微镜和扫描电子显微镜(SEM)观察激光熔覆层和AZ91D基体之间的结合区域的生长形态.结果显示,在激光熔覆层中Al2O3颗粒的分布是均匀的,结合区晶体的生长形态是一种独特的柱状树枝晶.温度梯度、树枝晶生长和熔池的凝固速度均影响它的形成.与AZ91D基体相比,激光熔覆层的耐磨性得到了改进.     

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.     

Study on Laser Cladding NiAl/Al2O3 Coating on Magnesium Alloy

利用等离子喷涂技术,在AZ91D镁合金表面制备NiAl/Al2O3涂层,并通过激光对涂层进行重熔处理。利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)测试手段分别研究了涂层在激光重熔前后的相组成和形貌,涂层的结合强度和孔隙率分别采用拉伸法和光学显微镜(OM)测量,利用显微硬度计测量重熔前后涂层的显微硬度。结果表明:经激光重熔处理后,NiAl过渡层与基体及Al2O3涂层界面处出现了具有冶金结合的特征,涂层的结合强度由原来的11.34提高到33.2MPa;涂层的孔隙率则由原来的10.23%下降到4.10%,涂层变得更致密;涂层中的亚稳相γ-Al2O3全部转变为稳定相α-Al2O3;涂层的显微硬度HV0.05由3290MPa提高到5200MPa,有利于其耐磨性的提高。     

镁合金AZ91HP表面激光重熔Al2O3涂层的组织及性能

采用等离子喷涂和激光重熔复合工艺在AZ91HP镁合金表面制备了Al2O3陶瓷涂层.结果表明,由于受激光作用区温度场分布、陶瓷材料热物性参数和涂层厚度等因素的综合影响,激光重熔Al2O3涂层呈现出明显的分层结构特征.依据组织结构不同,可将其分为:由α-Al2O3柱状晶构成的表面熔凝区、具有团絮状形貌特征的烧结区以及保持原喷涂态结构特征的残留等离子喷涂层.由于激光重熔陶瓷涂层表面单相α-Al2O3柱状晶的形成,使其硬度及耐磨、耐蚀性均明显优于等离子喷涂Al2O3涂层和原始镁合金.     

体育器械AZ91D镁合金表面喷涂涂层的微观组织与磨损性能研究

在AZ91D镁合金表面火焰喷涂CoCrAlY-Al2O3涂层,研究涂层的表面硬度、微观组织和耐磨性能。结果表明,涂层与基体的结合方式以镶嵌式咬合为主,同时伴随着少量的冶金结合。火焰喷涂涂层的耐磨性明显优于AZ91D镁合金基体。     

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。     

电弧喷涂铝涂层/AZ91D镁合金固液复合工艺研究

通过固液复合法实现了电弧喷涂铝涂层与AZ91D镁合金基体之间的结合,并对结合界面的组织、元素和相组成进行了分析。结果表明:对涂层进行表面处理,结合界面容易出现气孔等缺陷。未经处理的涂层和基体之间形成冶金结合界面,并生成相应的金属间化合物。随着浇注温度的升高,扩散区域逐渐变宽,涂层逐渐转化为Al12Mg17和Al3Mg2。对复合材料进行热处理,结合界面组织更加均匀,扩散区域的厚度明显增加。正镁合金作为目前最轻的金属结构材料,在汽车和航空航天等领域起到明显的减重效果,正得到日益广泛的应用。但镁合金耐蚀、耐磨等表面性能较差,也限制了它的大规模应用。在镁合金表面制备一层Mg-Al金属间化合物,可以在不增加镁合金质量的前提下,同时提高其耐蚀和耐磨性能[1,2]。目前,研究者往往通过表面技术和热处理在镁合金基体表面制备该化合物。例如,L.Zhu[3]等通过对AZ91D镁合金和铝     

Al_2O_3含量对Al_2O_3-Al复合涂层组织和摩擦磨损性能的影响

通过改变喷涂粉末中Al2O3和Al的比例,在AZ91D镁合金表面制备不同Al2O3含量的等离子喷涂Al2O3-Al复合涂层。对复合涂层的显微组织、硬度和摩擦磨损性能进行表征,研究Al2O3含量对涂层组织和磨损性能的影响。结果表明,涂层组织为带状Al2O3分布在致密的Al基体上,Al2O3内可见细微的片层结构,且层与层间存在一定的孔隙。复合涂层中Al平均硬度62HV,Al2O3平均硬度达1380 HV。摩擦磨损实验证实,复合涂层具有较小的摩擦系数和较低磨损量,大大改善了镁合金表面的抗磨损性能。涂层中Al2O3体积少于Al时,Al2O3增加使涂层的抗磨效果增强。涂层中Al2O3体积超过Al后,涂层的孔隙增多、涂层变脆,其耐磨损性能下降。     

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。     

Laser (Nd:YAG) cladding of AZ91D magnesium alloys with Al + Si + Al2O3

The laser surface cladding of AZ91D magnesium alloy with Al + Si + Al₂O₃ powders (in the wt.% ratio of 7:1:2) was investigated. Laser processing was carried out with a 5 kW Nd:YAG laser. The microstructure and phase analyses of the surface cladding layer were carried out; furthermore, the morphology of the cladding zone, volume fraction and distribution of the Si and Al₂O₃ particles in the laser surface cladding layer were also investigated. The average microhardness of the surface layer was measured in detail as a function of laser parameters. Microhardness of the surface layer was significantly improved to as high as 210 HV_0.05 as compared to 60–70 HV_0.05 of the AZ91D substrate, and the average microhardness of the cladding layer of the composite surfaced specimen decreases with increasing of laser power. However, the rate of decrease is faster at lower power. Though the average microhardness of the surface cladding layer remains constant, there is a little fluctuation in the reading in some regions possibly, because of the random distribution of hard particles in the cladding layer. Finally, the proper processing parameter ranges for formation of a homogeneous microstructure and enhancement of microhardness for laser surface cladding of AZ91D with Al + Si + Al₂O₃ were established.     

激光熔覆Al_2O_3–13%TiO_2陶瓷涂层的界面特征(英文)

利用高频辅助激光熔覆技术在镍基合金上制备Al2O3-13%TiO2(质量分数)陶瓷涂层。采用SEM、XRD和EDS等方法分析陶瓷涂层的微观结构和陶瓷层与粘结层之间的结合界面。结果表明:陶瓷层出现了完全熔化区和液相烧结区双层结构,其中,完全熔化区颗粒充分烧结长大,而液相烧结区则出现了三维网状结构,该三维网状结构由熔化的TiO2相包裹Al2O3颗粒形成。通过激光熔覆作用下的粉末熔化和扁平化行为解释双层结构形成机理。同时,在陶瓷层与粘结层的结合界面上发现具有尖晶石结构的NiAl2O4和针状结构的Cr2O3,证明在激光熔覆过程中发生的化学反应可以有效增加陶瓷层与粘结层的结合强度。     

Laser surface cladding of ZM5 Mg-base alloy with Al＋Y powder

The surface properties of ZM5 Mg-base alloy were modified by laser cladding with Al Y powder. Laser cladding was carried out with a 5kW continuous wave CO2 laser by melting the preplaced powder mixture of Al and Y. Following laser cladding, the cladding zone was characterized by a detailed microstructural observation and phase analysis. Moreover, the microhardness and element distribution were evaluated in detail. The surface modified layer consists of Mg17 Al12 and Al4MgY phases, while α-Mg and Mg17Al12 in the substrate. The microhardness of the cladding zone was significantly enhanced as high as HV122-180 as compared to HV60-80 of the substrate region. The maximal hardness about HV224 is in the interface due to the formation of intermetallic Mg17 Al12 phase. The microstructure is refined and Mg diffuses into the cladding material which leads to the formation of Mg17 Al12.     

添加Si粉对AZ91D镁合金激光表面改性

为提高镁合金的表面硬度,对预置Si粉的AZ91D进行高能CO2激光表面改性处理.采用光学显微镜、扫描电镜、电子探针微区分析和X射线衍射仪等方法研究了激光改性层的组织结构.结果表明:AZ91D表面改性层主要由α-Mg,Al12Mg17和Mg2Si组成.Si粉与镁合金完全发生反应形成金属间化合物Mg2Si,Mg2Si以树枝状分布.Al-Mn相由AZ91D基体中的团聚棒状变为激光改性层中的分散球状.激光表面改性后.由于Mg2Si相产生的强化和Mg17Al12产生的细晶强化,显微硬度从80 HV提高到324 HV.     

超声辅助对激光熔覆Al2O3-ZrO2陶瓷涂层力学性能的影响

目的 探究超声辅助对钛合金表面激光熔覆Al2O3-ZrO2陶瓷涂层力学性能的影响。方法 使用COMSOL Multiphysics仿真软件,探究熔覆工件中有无超声作用下流场的变化,并将超声波直接引入熔池微区,研究超声辅助对Al2O3-ZrO2陶瓷涂层截面形貌、微观组织、元素分布、显微硬度和摩擦磨损性能的影响。结果 仿真结果表明,无超声时熔池横截面涡流大小呈对称状,流速较为缓慢,超声辅助下熔池截面的声速大小瞬时变化,熔池内流体的流速提高。实验结果表明,超声辅助下,熔覆层的截面形貌发生了一些变化,但抑制了熔覆层裂纹的产生。熔覆层晶粒尺寸细化,尤其是当激光功率为1700 W时,晶粒尺寸最小且相对更加致密;熔覆层内元素分布更加均匀,且界面效应降低。熔覆层的力学性能提高,激光功率为1700 W时,熔覆层平均显微硬度值为979.4HV0.2,相同激光功率下,超声辅助的熔覆层具有更大的平均显微硬度值。超声辅助下熔覆层的摩擦系数和波动幅值都较小,激光功率为1700 W时的摩擦系数最小(约为0.329)且波动较为平稳。结论 超声波直接引入熔池微区可以有效提高熔池的流动性,同时细化了晶粒,均匀化了元素分布,提高了熔覆层的力学性能。     

Nd对Al2O3f/AZ91D复合材料高温蠕变性能的影响

利用高温压缩蠕变实验研究了Nd对复合材料的高温蠕变性能以及压应力对濡变应力指数的影响.结果表明稀土元素Nd的加入可以明显改善复合材料的高温蠕变性能,试验中添加0.8％Nd的Al2O3f/AZ91D复合材料的抗高温蠕变性能最好;当应力为60～90 MPa与156～180MPa时复合材料的蠕变机理为基体和增强体之间的载荷传递,纤维的开裂和破断是其失效的主要机制;应力为90～156 MPa时复合材料的蠕变机理为位错滑移与位错攀移共同作用.     

45#钢表面激光合金化NiCr-Al2O3涂层的组织及耐磨性能研究

目的提高平模制粒机中平模的耐磨性能。方法采用激光合金化技术在45#钢表面制备不同比例混合的NiCr-Al_2O_3合金化层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及附带的能谱仪(EDS)分析了合金化层的物相组成和显微组织,用FM-700自动显微硬度仪测量合金化层的硬度变化规律,用屏显式磨损试验机研究测试了合金化层的耐磨性能。结果合金化层主要由马氏体组成,且弥散分布着不同数量的未熔Al_2O_3颗粒,热影响区由马氏体和残余奥氏体组成。激光合金化层的主要物相为奥氏体和马氏体,Al_2O_3含量越多,马氏体相越多,而奥氏体相越少。合金化层的厚度约为0.9 mm,表面硬度大约是基材的2.4倍,表面耐磨性是基材的6倍以上。在一定范围内,合金化层中Al_2O_3颗粒的含量越高,平均显微硬度越大且更加均匀,耐磨性越好。热影响区的硬度变化均匀,起到了很好的过渡作用。磨损机理主要是犁削磨损,Al_2O_3颗粒的存在可以减少磨粒对基体的犁削作用。结论在45#钢表面激光合金化NiCr-Al_2O_3混合涂层可以有效提高基体表面的硬度和耐磨性,Al_2O_3颗粒含量达30%时可以获得高硬度、高耐磨性且均匀的合金化层。