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。     

汽车发动机用AZ91合金的表面改性层及其性能

对汽车发动机用AZ91合金进行了等离子熔覆表面改性处理,对比分析了Al-Si涂层和Al-Si+Y涂层的显微组织和物相组成,并对改性层的硬度、耐磨性和耐腐蚀性能进行了比较。结果表明,Al-Si熔覆层主要含有α-Mg、Mg17Al12、Mg2Si和Al3Mg2相,Al-Si+Y熔覆层主要含有α-Mg、Mg17Al12、Al3Mg2、Mg2Si和Al2Y相;Al-Si和Al-Si+Y涂层的硬度都高于AZ91合金基体,Y元素的加入形成了细晶强化和弥散强化使得Al-Si+Y涂层具有较高的硬度;汽车发动机表面的耐磨性能从高至低依次为：Al-Si+Y涂层>Al-Si涂层>AZ91合金基材;等离子熔覆改性处理后的发动机缸体的耐腐蚀性能有所提高,其中Al-Si+Y涂层的耐腐蚀性能最好。     

Mg-Gd-Y-Zr合金TIG电弧熔覆层微观组织演变及力学性能研究

目的 在AZ91D镁合金表面熔覆Mg-Gd-Y-Zr合金,分析熔覆层微观组织演变规律及其对熔覆层力学性能的影响。方法 采用直流脉冲钨极氩弧焊（DC PTIG welding）,在不同平均电流下,将Mg-Gd-Y-Zr合金焊丝送入AZ91D镁合金熔池,制备熔覆层。采用金相显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪及X射线衍射仪,分析不同平均电流条件下的熔覆层微观组织。基于显微维氏硬度仪与往复式滑动摩擦磨损设备,表征熔覆层硬度及摩擦学性能。结果 熔覆层微观组织主要由α-Mg、Mg24(Gd,Y)5及Al2(Gd,Y)相组成。熔覆层呈现明显分层特征,主要是由晶界Mg24(Gd,Y)5相分布差异造成。平均电流增大,熔覆层中心晶粒尺寸先保持不变,而后快速增大,Al2(Gd,Y)相由细小弥散颗粒变为团聚状分布,晶界Mg24(Gd,Y)5相则由连续网状演变为不连续岛状,直至变为细小颗粒状。熔覆层硬度随平均电流增加,呈现略微上升,随后快速下降的趋势,其最高硬度达90.8HV。摩擦磨损测试过程中,平均电流为110 A所得熔覆层失重速率小于AZ91D基材。结论 采用DC PTIG在AZ91D基体表面成功制备了耐磨性能优于基体的含Gd、Y稀土元素的熔覆层,稀释率决定熔覆层Al2(Gd,Y)相形貌及分布规律。     

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。     

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。     

AZ91D镁合金表面等离子熔覆NiAl/TiC复合涂层

采用等离子熔覆技术在AZ91D镁合金表面熔覆了NiAl/Ti+C复合粉末,制备出原位合成TiC增强的NiAl金属间化合物基复合涂层.采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)研究了复合涂层的物相和组织,对复合涂层的显微硬度和耐蚀性进行了测定.结果表明:复合涂层主要由NiAl金属间化合物和分布其上的块状TiC陶瓷相组成;在金属间化合物和陶瓷相的作用下,熔覆层具有高的硬度和耐蚀性能.     

不同激光功率下镁合金表面激光熔覆Ni60合金涂层的显微组织和磨损性能

为提高镁合金表面的耐磨性,利用5kW横流连续CO2激光器在AZ31B镁合金表面熔覆Ni60合金粉末,制备了无裂纹、气孔等缺陷的熔覆层。分析讨论了不同激光功率下熔覆层的显微组织和磨损性能。结果表明:熔覆层的显微组织为典型的枝晶状态,且随着激光功率的增加,枝晶尺寸增加;不同的激光功率下,熔覆层都由Mg、MgNi2、Mg2Ni3Si、Mg2Ni、Mg2Si和FeNi组成,但当激光功率增加时,Mg相含量逐渐减小,其它相含量逐渐增多。在枝晶细化和各种金属间化合物的共同作用下,熔覆层的显微硬度和耐磨性能都得到提高,且激光功率P=3 000W时,提高程度最大,即显微硬度提高了840%～1 102%,磨损失量是原始AZ31B镁合金的8.57%。     

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.     

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.     

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。     

合金元素Nb对电弧熔炼Co-Al-W合金显微组织的影响

利用光学显微镜、XRD和扫描电子显微镜等对电弧熔炼Co-8.8Al-9.8W及Co-8.8Al-9.8W-2Nb合金组织进行观察与分析,研究元素Nb对Co-Al-W合金显微组织的影响。结果表明,Co-Al-W合金的相组成主要为γ相+沉淀析出的γ’-Co3(Al,W)相。Nb的加入有利于γ’相的存在,显著提高Co-Al-W合金的硬度,且细化晶粒。     

合金元素对铁基耐磨堆焊合金性能的影响

采用碳弧堆焊方法成功研制了一种耐磨料磨损铁基堆焊合金,该合金为多元复合强化合金,合金系为Cr-B-Ni-W-V.通过对比堆焊层的平均硬度、磨料磨损试验的磨损失重及微观组织的分析,研究了堆焊合金系统的耐磨料磨损性能.同时系统地讨论了合金元素Cr,B,Ni,W,V对堆焊层金属的组织、硬度和耐磨性的影响规律,从而确定了堆焊合金系统的最佳合金元素含量.结果表明,Cr元素的含量为24.5%～25.5%,B元素的含量为1.30%～1.40 %,W元素的含量为3.9%～4.2%,V元素的含量为3.0%～3.2%时,堆焊合金系的配比适当,堆焊层具有较好的硬度及耐磨性.     

AM60镁合金与铜合金及铝合金偶接后的大气腐蚀行为

研究了AM60铸造镁合金与H62铜合金、LY12铝合金组成的电偶对在北京地区室外曝晒3个月和6个月后的大气电偶腐蚀行为及规律.结果表明:镁合金始终是电偶对中的阳极,当其与H62铜合金和LY12铝合金偶接时,其腐蚀速率增加1～7倍;镁合金与H62铜合金偶合后,其大气电偶腐蚀效应大于其与LY12铝合金组成的电偶对的大气电偶腐蚀效应;在6个月的实验周期内,随着曝晒时间的延长,镁合金在北京地区大气环境中的电偶腐蚀效应呈上升趋势;试样表面润湿时间短是造成AM60镁合金在北京曝晒第一个实验周期(2003.12～2004.2)的电偶腐蚀低于第二个由实验周期(2004.3～2004.5)的主要原因;北京地区高自然降尘量对镁合金电偶腐蚀将起到加速的作用.     

添加硅钙合金对AM60镁合金耐腐蚀性能的影响

利用化学浸泡实验法和电化学测试法研究了添加硅钙合金对AM60镁合金耐腐蚀性能的影响。结果表明,硅钙合金加入后细化了AM60合金的显微组织、形成了新的耐腐蚀相—Mg2Si相、使β-Mg17Al12相的含量增多,从而使合金的腐蚀电位正移、腐蚀电流密度和腐蚀速率降低,合金的耐腐蚀性得到有效改善。     

钯合金与镍合金的真空钎焊工艺

探讨了真空钎焊钯合金与镍合金的工艺，并以探测器为例分析了其加热速率、保温时间、真空度和冷却速率对钎焊接头质量的影响，优化了其钎焊工艺参数。提出的钎焊工艺参数对生产具有重要的参考价值。     

Preparation of casting alloy ZL101 with coarse aluminum-silicon alloy

The coarse Al-Si alloy produced by carbothermal reduction of aluminous ore contains 55% Al, 25% Si and some impurities. The main impurities are slag and iron. The process of manufacturing casting Al-Si alloy ZL101 with the coarse Al-Si alloy was studied. The phase constitution and microstructure of the coarse Al-Si alloy, slag and ZL101 were examined by X-ray diffractometry and scanning electron microscopy. The results show that the content of silicon and iron in the casting alloy reduces with the increase of the dosage of purificant and manganese, but increases with the rise of filtering temperature. It is found that casting Al-Si alloy conforming to industrial standard can be produced after refining by using purificant, and removing iron by using manganese and added magnesium.     

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.     

Ni基合金基体激光熔覆Co基合金涂层的微观组织与性能

利用CO2激光热源在Inconel 600镍基合金基体上熔覆制备了纳米稀土Y2O3/Co-Cr-W系钴基合金涂层,并对涂层的组织及性能进行了分析。结果表明,Co基合金激光熔覆涂层由界面熔合区、柱状枝晶区及熔覆金属中心胞状区3个区域构成。稀土Y2O3/Co-Cr-W系钴基合金复合涂层距离表面2 mm左右显微硬度最高,为938.9 HV,而Inconel 600基体显微硬度只有362.0 HV。钴基合金涂层的耐磨性也大大高于基体组织,磨损40 min时磨损量为0.7 mg,只有基体组织的2.73%。     

Fatigue property comparison of TIG welded joints of magnesium alloy and aluminum alloy

The fatigue properties of the TIG welded joints of both AZ31B magnesium alloy and 5A06 aluminum alloy were investigated.The four types of welded joints were used in fatigue tests,such as butt joints,transverse cross joints,fillet joints and lateral connecting joints.The fatigue strengths at 2×10~6 cycles of the four welded joints of AZ31B magnesium alloy are 39.0 MPa,24.4 MPa,32.1 MPa and 24.2 MPa,which are 55.0%,42.2%,78.0% and 50.2% of that of 5A06 aluminum alloy,respectively.The fatigue strength levels at slope m=3 of the aluminum alloy's welded joints are mostly higher than the FAT recommended by the International Institute of Welding (IIW),while those of the magnesium alloy's welded joints are all lower than the FAT.It is indicated that the FAT of magnesium alloy's welded joints should be established as early as possible in order to be applied in the design of magnesium alloy's welded structures.     

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.