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.     

激光重熔等离子喷涂Al2O3–13 %TiO2涂层的组织结构

采用等离子喷涂方法制备Al2O3–13%TiO2涂层,对涂层进行激光重熔处理。利用电子扫描显微镜(SEM)观察涂层断口组织,金相截面组织和金相表面组织形貌,分析激光重熔处理后涂层的凝固过程。结果表明:激光重熔处理,使涂层由块状结构转变为平行排列,垂直于基体方向生长的柱状晶和柱状枝晶结构。由于金属基体温度低、散热快,使得陶瓷涂层上下温差大,诱发了陶瓷晶粒的定向生长,这是使陶瓷晶粒垂直于基体生长的主要原因。     

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。     

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。     

等离子喷涂氧化锆涂层及激光重熔涂层的摩擦磨损性能

采用等离子喷涂制备了常规氧化锆涂层和纳米氧化锆涂层,并对制备的纳米氧化锆涂层进行了激光重熔处理,系统地研究了3种氧化锆涂层(常规、纳米和激光重熔涂层)在常温和高温下的摩擦磨损性能.结果表明,纳米氧化锆涂层耐磨性能明显优于常规氧化锆涂层,而激光重熔处理后的纳米氧化锆涂层在常温和高温下,都表现出最低的摩擦系数和最好的耐磨性能.这3种涂层的表面粗糙程度、涂层孔隙率和裂纹状况明显不同,从而表现出不同的摩擦磨损特性;说明纳米粉末等离子喷涂结合激光重熔技术是提高氧化锆涂层性能的有效方法.     

钛合金表面激光重熔等离子喷涂陶瓷涂层研究

采用等离子喷涂和激光重熔复合工艺在钛合金(TC4)表面制备了Al2O3+13%TiO2质量分数陶瓷涂层,研究了激光重熔对陶瓷涂层的微观结构、显微硬度及结合强度的影响.结果表明经激光重熔以后,基本消除了由于等离子喷涂形成的层状堆积结构,涂层表面形成了均匀细密的棒状组织,大幅减少了孔隙率.经过实验检测.激光重熔后的涂层结合力比喷涂涂层的提高近2倍.     

AZ31镁合金表面等离子喷涂Al65Cu23Fe12涂层的研究

为了改善镁合金的表面性能,采用等离子喷涂方法在AZ31镁合金表面制备一层Al65Cu23Fe12涂层。通过OM、SEM及EDS等分析方法,分析了涂层热处理前后的组织及性能。结果表明:等离子喷涂Al65Cu23Fe12涂层组织主要由-θAl2Cu相、富铝相和富铜相3相组成;经过T4和T6处理后,由于涂层组织发生θ 富Cu→-βAl(Cu,Fe)相转变,涂层的硬度呈增加趋势,由热处理前的200.2 HV增加到304.5 HV,远高于基体AZ31合金的硬度。     

激光重熔对TiAl合金表面等离子喷涂热障涂层耐热腐蚀性能的影响

分别采用等离子喷涂和等离子喷涂一激光重熔复合工艺在TiAl合金表面制备了热障涂层,研究了两种涂层在850℃：下75％Na2SO4＋25％NaCl（质量分数）熔融盐中的热腐蚀行为,进而分析激光重熔工艺对等离子喷涂热障涂层耐热腐蚀性能的影响。结果表明：激光重熔热障涂层可以有效地阻止熔融盐腐蚀介质进入涂层发生腐蚀,具有更优的抗热腐蚀性能和使用寿命。     

TC4钛合金表面等离子喷涂Al2O3-13wt％TiO2涂层及激光重熔研究

采用等离子喷涂技术在TC4钛合金表面制备了常规Metco130陶瓷涂层及纳米结构Al2O3-13wt％TiO2涂层，并利用CO2激光器对涂层进行了激光重熔，采用X射线衍射分析（XRD）、扫描电镜分析（SEM）、微区成分分析（EDAX）及维氏硬度试验研究了激光重熔前后涂层的组织性能变化。结果表明，等离子喷涂涂层与基体形成了较好的机械结合，但涂层中存在孔隙，激光重熔后，重熔层与基体形成了良好的冶金结合，其组织结构更为均匀而致密。采用谢乐公式估算了重熔后涂层中各相的平均粒径，结果表明，等离子喷涂纳米结构的涂层在激光重熔后仍然处于纳米结构。另外，选择合理的激光工艺参数，涂层的硬度得到了较大提高。     

激光重熔对等离子喷涂热障涂层冲蚀行为影响

研究了等离子喷涂和激光重熔ZrO<,2>-7%Y<,2>O<,3>热障涂层的微观结构,同时考察了两种涂层的抗冲蚀性能,并探讨了其冲蚀破坏机理.试验发现,等离子喷涂热障陶瓷涂层呈典型的层状堆积特征;经过激光重熔处理后,涂层表面形成了沿热流方向生长的柱状品重熔区;相对于等离子喷涂试样,激光重熔涂层有较好的抗冲蚀性能;不管等...     

AZ91表面熔滴涂覆Al涂层的研究

采用熔滴涂覆法,在AZ91表面制备了与基体冶金结合、且与涂覆原料性能相近的Al涂层。分析了涂覆界面附近区域的显微组织形貌、相结构及化学成分,并对显微硬度和耐蚀性进行了测试。结果表明,在熔滴涂覆过程中,Mg和Al元素发生了一定程度的扩散,但富Mg液相和富Al液相混溶的过程被限制在一个薄层区域内进行,所得Al涂层的化学成分、显微硬度及耐蚀性均与涂覆原料相近。这个结果说明,通过熔滴涂覆技术,可以制备成分可控的涂层,为利用现有耐蚀耐磨材料进行镁合金的表面防护提供了可能性。     

TiAl合金表面等离子喷涂MCrAlY涂层热腐蚀行为研究

研究TiAl合金表面等离子喷涂NiCoCrAl-Y2O3涂层在850 ℃下对75%Na2SO4+25%NaCl熔盐的热腐蚀行为,及对TiAl金属间化合物抗高温热腐蚀性能的影响。研究表明,在850 ℃,等离子喷涂NiCoCrAl-Y2O3涂层由于生成Cr2O3,NiO和NiCr2O4等各种氧化物组成的氧化层,显著提高了TiAl基体的抗热腐蚀性能。在热腐蚀过程中,S元素以Ni元素为载体,逐步渗入涂层中,生成过渡产物Ni3S2。随着O分压的升高,反应进入了氧化阶段,生成Cr2O3、NiO等氧化物,随着两种物质含量的增加,最后发生固相反应,生成尖晶石结构的NiCr2O4化合物。过渡产物Ni3S2与腐蚀介质中的Cl-离子形成微电池,可以加快热腐蚀反应速度     

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。     

超声波辅助钎焊镁铝异种金属接头微观组织研究

铝合金和镁合金都具有密度小,比强度高等优点,在航天、航空等行业得到了广泛的应用。但这两种金属焊接时极易生成脆性的金属间化合物,使其很难获得性能优良的接头。在钎焊时,如何选择钎料避免有害金属间化合物的生成,是获得铝/镁异种金属优质接头的关键。为此本文选用了Sn基和Zn基两种钎料,在大气下采用超声波辅助钎焊技术进行了6063铝合金/AZ31B镁合金的焊接,通过OM、SEM以及EDS能谱对比分析了两种钎料钎焊接头组织。实验结果表明,采用Sn基钎料,钎焊接头不会生成Mg-Al脆性金属间化合物,钎缝中会溶解Al元素,Al元素以Al基固溶体相和Ag（Al）相形式存在于钎焊接头中,并且在超声波作用时间达到4.5s时,Al元素均匀分布在整个钎缝中。采用Zn基钎料,钎焊接头中有大量脆性Mg/Al金属间化合物生成,同时在钎缝组织晶界处有第二相低熔点Sn颗粒的弥散分布。     

铝和镁合金上电弧离子镀( Ti，Al)N梯度涂层的比较

为了探索和研究在铝合金和镁合金衬底上电弧离子镀沉积梯度的(Ti,Al)N涂层的沉积工艺并确定沉积涂层的基本性能,从而为该涂层的应用奠定理论基础.采用试验和比较的方法.结果表明:在铝合金衬底上可以成功地沉积厚度可达60μm的梯度(Ti,Al)N涂层,涂层与衬底的界面没有缺陷、空洞,与衬底的结合强度很好;而在AZ31镁合金衬底上,由于衬底上含有镁的氧化物,沉积涂层极易脱落.常规的研磨、抛光等方法无法克服由于镁活性大、氧化速率快所形成的氧化膜造成沉积涂层极易脱落现象.X射线衍射谱表明,沉积涂层为TiN结构,Al以替位的形式占据TiN中Ti的位置,形成(Ti,Al)N涂层,没有AlN结构出现;涂层中,Ti和Al原子比近似为1:1,与靶材的成分相同.得出结论:通过改变沉积过程中N2气的分压,可以在铝合金衬底上沉积出硬度和成分梯度变化的厚涂层,但在镁合金上涂层极易脱落;铝合金上的梯度厚涂层可以解决衬底材料硬度低而涂层硬度高所存在的不协调的问题.     

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。     

Al—Mg—Sc合金的再结晶

采用硬度、金相和透射电镜等分析测试手段研究了一种ＡｌＭｇＳｃ合金的再结晶温度和再结晶形核机制。结果表明：合金的再结晶起始温度为３７５℃,终了温度为５２０℃;合金再结晶温度高的原因是细小弥散的Ａｌ３Ｓｃ质点对位错和亚晶界的钉扎作用;合金的再结晶形核机制为亚晶合并和亚晶长大的双重作用。     

Study on the Technology of Ni-P Electroless Plating on the Mg Alloy

Base on the analysis for the corrosion mechanism of the Mg alloys,the technology of Ni-P directly electroless plating on the Mg-10Li-1Zn alloys was studied.The effects of the pre-treatment on the morphologies of substrate and plating films were investigated,The result shows that Ni-P electroless plating could be divided two steps:the induction period and the rapid deposition period.The Ni-P film is amorphous structure:A excellent Ni-P coating can be obtained under the optimal parameter.The Ni-P coating can obviously improve the corrosion resistance of Mg alloy in variety environment.     

Al/Zn比对镁合金组织、力学性能及耐蚀性的影响

利用金相显微镜、扫描电镜、XRD、能谱仪、电子万能试验机及电化学工作站等研究了Al/Zn比对镁合金组织、力学性能及耐腐蚀性能的影响.结果表明:当Al/Zn比在1～15的范围内时,合金的相组织主要为α相和β相.在Al/Zn比等于10时,合金的抗拉强度和屈服强度分别达到最大值171.2 MPa和107.5 MPa;由极化曲线和交流阻抗曲线的测量知此时合金的耐蚀性能最好,盐水腐蚀试验测得的腐蚀速率也下降到最小值0.3 mg/(cm2·d).而伸长率则在Al/Zn比等于1时达到最大值2.02%.实验结果还表明:当Al/Zn比小于1时,合金的相组织主要为α相和τ相(Mg32(Al、Zn)49).     

氧化石墨烯/硅烷自组装涂层对镁合金耐腐蚀和耐磨损性能的影响

目的同时改善镁合金的耐腐蚀和耐磨损性能。方法将镁合金表面进行羟基化处理,依次在1,2-双(三乙氧基硅基)乙烷(BTSE)和氧化石墨烯(GO)溶液中浸渍,反复进行,得到一定层数的自组装涂层。通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)表征自组装涂层的形貌和组成。通过电化学测试、摩擦磨损实验,研究涂层对镁合金耐腐蚀、耐磨损性能的影响,并通过扫描电子显微镜、光学显微镜(OM)和表面轮廓仪,对磨痕形貌、深度和宽度进行了分析。结果自组装涂层表面有氧化石墨烯的层片状结构,最外层的双硅烷分子层将底层完全覆盖,涂层具有较好的致密性和完整性。由极化曲线可得,GO/BTSE涂层将镁基底的腐蚀速率由1.45×10~(-1)mm/a减小到1.43×10~(-2)mm/a,降低了一个数量级。电化学阻抗谱的等效电路拟合结果表明,GO/BTSE涂层将裸镁合金的电荷转移电阻由562.2Ω·cm~2增大到1559Ω·cm~2。另外,磨损实验结果表明,镁合金具有较大的摩擦系数,在0.32～0.42范围内波动。涂覆GO/BTSE后,样品的摩擦系数明显降低,在0.20～0.23范围内波动。自组装涂层有效降低了基底合金的磨损率,由3.51×10~(-3)mm~3/(N×m)减小到3.24×10~(-5)mm~3/(N×m)。结论双硅烷和氧化石墨烯之间通过氢键连接,能够有效提高层片之间的结合力,使涂层致密,并且能够显著改善镁合金的耐蚀和耐磨性。