远离平衡态下镁合金表面激光重熔强化的研究

为了在镁合金表面获得远离平衡态的极端快速冷却结构,对AZ31B镁合金进行了在液氮环境下极端快速冷却的CO2激光表面重熔处理,并对该重熔层的微观结构、性能和强化机制进行了分析研究。研究结果表明：远离平衡态结晶凝固的镁合金表面重熔层的晶粒高度细化,且晶粒大小基本均一。重熔层主要为α-Mg,以及沿晶界析出的极少量β-Mg17Al12。极端快速冷却条件获得的远离平衡态的重熔层的强化机制主要为细晶强化、超固溶强化和位错强化。在此强化作用下重熔层的显微硬度提高到140HV,磨损失量比空气冷却条件下的少50%,耐磨性显著提高。该重熔层的冲击断口特征显示出了塑性变形的痕迹,故该镁合金表面的塑性和韧性也得到了改善。     

医用镁合金表面激光重熔羟基磷灰石涂层

为提高医用镁合金的表面耐蚀性和生物相容性,采用等离子喷涂和激光重熔复合技术在镁合金表面制备羟基磷灰石(HA)生物涂层。研究结果表明,所制备的羟基磷灰石涂层为短杆状堆积结构,主要由HA和β-TCP相组成;涂层的弹性模量约为50 GPa,较已临床应用的医用金属材料显著降低,显微硬度约为455 HV,具有较好的耐磨性。涂层在模拟体液中具有很好的耐蚀性,在腐蚀12 d后涂层表面形貌仍然较完整,无腐蚀孔洞出现。钙磷沉积实验结果表明,涂层表面形成一层新的生物磷灰石层,表明涂层具有较好的骨诱导性。     

镁合金表面等离子喷涂Al涂层及激光重熔研究

利用等离子喷涂技术在镁合金表面制备了Al涂层,并通过激光对该涂层进行重熔处理。利用SEM、金相显微镜、XRD、万能材料试验机、盐雾腐蚀试验等分析测试手段研究了该涂层在激光重熔前后的变化。结果表明:镁合金表面等离子喷涂Al涂层经激光重熔后,涂层和基体之间的结合由机械结合转变为冶金结合,结合强度由20.96MPa提高到22.13MPa;涂层相组成不变;但出现了较多的孔隙和空洞,孔隙率由4.6%增大到7.5%,涂层耐盐雾的时间由900h降低到264h。     

大型稀土镁合金工件变形均匀性研究

针对传统多道次镦挤成形过程中工件整体变形均匀性较差的缺陷,提出了两种改进方案,用有限元模拟软件对三种不同的方案进行模拟对比分析,确定最佳方案,进行试验验证。结果表明,与传统方法相比,应用优化后的方案累积应变提高了35.7%;不均匀参数C降低到0.209,工件的应变梯度显著降低,工件整体变形均匀性得到了改善;对微观组织进行分析,经二道次镦挤后的样品晶粒得到明显的细化。     

高功率密度柴油机缸套激光渗硫复合处理技术研究

为提高大功率密度柴油机缸套的抗高温粘着磨损性能,文中采用高能量密度的激光束对柴油机缸套内壁进行网格化淬火处理,然后用低温离子渗硫技术在缸套内壁外层生成固体润滑的FeS相.采用扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪、显微硬度计等分析设备对缸套内壁的强化层进行表征分析,采用T11高温摩擦磨损试验机对处理前后缸套内壁的抗高温磨损性能进行了比较研究,研究结果表明:缸套内壁经过激光渗硫复合处理后,抗高温粘着性能大大提高,同时渗硫层能够防止发动机刚启动时机油润滑不良导致的异常磨损和改善摩擦副之间的润滑效果.探讨了缸套内壁复合处理强化前后的摩擦磨损失效机理.     

远离平衡态下镁合金表面激光重熔强化的研究（英文）

为了在镁合金表面获得远离平衡态的极端快速冷却结构,对AZ31B镁合金进行了在液氮环境下极端快速冷却的CO_2激光表面重熔处理,并对该重熔层的微观结构、性能和强化机制进行了分析研究。结果表明:远离平衡态结晶凝固的镁合金表面重熔层的晶粒高度细化,且晶粒大小基本均一。重熔层主要为α-Mg,以及沿晶界析出的极少量β-Mg_(17)Al_(12)。极端快速冷却条件获得的远离平衡态的重熔层的强化机制主要为细晶强化、超固溶强化和位错强化。在此强化作用下重熔层的显微硬度HV提高到1400 MPa,磨损失量比空气冷却条件下的少50%,耐磨性显著提高。该重熔层的冲击断口特征显示出了塑性变形的痕迹,故该镁合金表面的塑性和韧性也得到了改善。     

AZ91D镁合金表面激光重熔Al-Si-Cu涂层的性能

采用等离子喷涂和激光重熔复合工艺在AZ91D镁合金表面制备Al-Si-Cu合金涂层,利用扫描电子显微镜（SEM）、显微硬度计、摩擦磨损试验机等研究了涂层的微观组织、显微硬度与摩擦磨损性能。结果表明,激光重熔后涂层组织致密均匀,涂层与基体呈良好的冶金结合,涂层显微硬度约为基体的2.2倍,由于晶粒细化和硬质相的存在耐磨性较基体明显提高,重熔层的磨损机制主要为磨粒磨损。     

激光重熔处理对AZ31镁合金表面特性的影响

使用Nd-YAG激光器对AZ31镁合金板材表面进行了激光重熔处理,分析了激光重熔处理对其表面特性的影响.在激光扫描时,试样表面发生了快速熔凝,处理层可分为重熔区、热影响区两部分.重熔区的晶粒得到明显细化,硬度比基体提高5%.腐蚀试验表明,AZ31镁合金在激光重熔处理后,在3.5%的NaCl溶液中的耐蚀性得到明显改善.重熔区晶粒细化和Al元素富集是激光重熔表面处理提高其耐蚀性的主要因素.     

压铸镁合金表面晶粒不均匀性的模拟研究

以AM50镁合金为研究对象,通过实验数据建立压铸件表面晶粒形核及生长模型,利用计算机模拟程序分析了不同压铸工艺对镁合金铸件表面不均匀性、中心压室预结晶含量及最终微观组织的影响。     

高功率密度柴油机缸套活塞环摩擦副磨损失效机理*

为延缓摩擦副磨损失效,提升高功率密度柴油机的寿命,同时为减磨措施提供理论依据,研究缸套—活塞环摩擦副的磨损失效机理。利用扫描电子显微镜-能谱仪(SEM-EDS)对原始及实际使用500h以后失效缸套和活塞环的表面形貌和化学成分进行了分析。结果表明:对于缸套,上止点附近的磨损机理为综合的磨粒磨损、粘着磨损、腐蚀磨损。缸套中部磨损机理与上止点附近相似,但没有发生大面积的粘着磨损。下止点附近的磨损机理以磨粒磨损为主。梯形环表面的铬电镀层失效,失去了保护基体的作用,磨损机理为综合的磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损。扭曲气环表面仍然覆盖着比较完整的铬电镀层,磨损机理以磨粒磨损为主。     

AZ91D压铸镁合金激光局部重熔区气孔的形成机制

为研究压铸镁合金熔焊过程气孔的形成机制,对厚度为6mm的AZ91D压铸镁合金进行激光局部重熔。采用光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)观察母材组织和气孔形貌。利用粒径分析软件Nano measure 2.1测量气孔的尺寸,分析各类气孔的形成机制。结果表明:随激光功率的增大,熔合区气孔率增大;微观气孔内壁光滑、呈倒喇叭形,属于氢致气孔;粗大宏观气孔形状不规则,内壁粗糙,具有明显的金属冲涮痕迹,是遗传于母材预存的气缩孔,建立了重熔区气孔体积同熔池气泡体积内在关联的数学模型。     

镁合金冷轧板材织构不均匀性分析

用X射线衍射法测量了MB3镁合金冷轧板的表面和心部织构,分析了织构不均匀性产生的原因.结果表明:镁合金薄板冷轧时基面滑移起主要变形作用,而板材表面的剪切应力及可逆轧制方式造成表面织构的"双峰"现象.镁合金板材的织构不均匀性,有利于镁板的进一步冷轧.     

AZ91D压铸镁合金激光局部重熔区气孔的形成机制

采用扫描电镜(SEM)、X光电子能谱分析仪(XPS)等分析手段,研究了NiTi合金表面绝缘膜的结构及成分,从而探讨非阀金属NiTi合金表面微弧氧化陶瓷膜层的形成机制.结果表明,NiTi合金微弧氧化过程中的电流密度-时间曲线与纯钛形状基本一致,也可分为3个阶段,但其最大的电流密度为后者的13倍;NiTi合金表面的绝缘膜主要是通过电化学沉积形成的Al2O3及少量的TiO2、Ni2O3和磷酸盐薄膜,这一绝缘膜就相当于阀金属的阳极氧化膜,为NiTi合金进行微弧氧化处理提供了前提条件;NiTi合金表面的陶瓷膜层主要来源于电解液中的铝酸根离子和少量的基体Ni和Ti(包括固态的和溶解于电解液中离子态的),经反复的放电、熔融、喷射、冷却、凝固,发生一系列的电化学、等离子体化学和热化学反应最终形成表面粗糙多孔陶瓷膜层.     

汽缸缸套激光重熔处理工艺研究

采用2kW横向流动的CO2激光器，对汽缸缸套重熔处理，采用三因子二次回归正交组合设计计算方法进行实验结果处理，得到了缸套激光重熔处理最佳工艺参数，讨论了各工艺参数对硬化区尺寸的影响规律，并分析了硬化区组织性能之间的关系。     

激光重熔处理对高Cr涂层抗高温氧化性的影响及分析

采用Q235钢作为基体材料,采用合适的高速电弧喷涂工艺参数在基体表面制备FeCrNiAlBSi涂层。之后对FeCrNiAlBSi涂层在一定参数下进行激光重熔处理,对比FeCrNiAlBSi涂层及其激光重熔层的金相组织、组织性能和抗高温氧化性能。结果表明,在喷涂电压32~34V,电流200~220A的条件下制备FeCrNiAlBSi涂层,截面组织呈层状结构,主要由Fe-Cr金属结晶相、金属氧化物及少量孔隙组成,显微硬度和结合强度均值分别为558.4HV0.1、17.2 MPa。在功率280 W、离焦量-0.5mm,扫描速度180mm/min、搭接率70%的参数下进行激光重熔,重熔后涂层主要由Ni-Cr-Fe、Fe-Cr组成。孔隙大量消除,层状组织消失,涂层与基体之间以及叠层之间由机械结合转变为冶金结合。重熔后在600℃×48h实验条件下,FeCrNiAlBSi涂层的氧化增重约为基体的1/3,激光重熔层的氧化增重仅为基体的1/6。     

镁合金及纯铝连续挤压流动均匀性对比研究

根据连续挤压扩展成形的特点,基于Deform-3D软件建立镁合金及纯铝的刚塑性有限元模型,进行连续挤压过程的数值模拟,分析挤压轮转速、产品宽度和金属流动通道长度对两种材料流动均匀性的影响程度。模拟结果表明:随着挤压轮转速的提高和产品宽度的增大,镁合金及纯铝在模具定径带处的流速均方差均增大,两种材料的增大速率相近,并且镁合金的流速均方差均大于纯铝的;在板材连续挤压扩展成形中,流动通道长度的改变导致纯铝在模具定径带处的流速均方差的变化幅度比镁合金大。     

金属材料的激光焊接——门限功率密度的研究

本文重点研究了激光的焊接性与金属性能之间的关系。通过激光功率密度和门限功率密度的研究表明,激光焊接反射率高的材料,所需的门限功率密度值高,深熔焊所需的能量密度范围窄。但从激光的相互作用和关系来看,其规律和趋势是一样的。     

高锌镁合金研究

研究了Zn ,Al含量对高锌镁合金的密度、显微组织和力学性能的影响。结果表明 ,含锌 (质量分数 ) 2 0 %～ 2 5 %、铝 5 %～ 10 %之间的镁合金的着火点高于 740℃ ,密度约为 2 .2g/cm3 ,可采用常规熔炼方法熔炼。该材料的强度σb 为 14 5～ 164MPa ,有希望发展成为一类新型的镁合金     

高锌镁合金研究

研究了Zn,Al含量对高锌镁合金的密度、显微组织和力学性能的影响。结果表明,含锌（质量分散）20%-25%、铝5%-10%之间的镁合金的着火点高于740℃,密度约为2.2g/cm^3,可采用常规熔炼方法熔炼。该材料的强度σb为145-164MPa,有希望发展成为一类新型的镁合金。     

镁合金激光熔凝处理工艺研究

采用横流CO2激光器,对镁合金进行熔凝处理,采用三因子二次回归正交组合设计计算方法进行试验,优化其工艺参数,讨论了各工艺参数对熔凝区尺寸的影响规律,分析了熔凝区组织性能之间的关系.结果表明,熔凝区晶粒得到细化,镁合金表面的性能得到明显提高.