激光表面处理技术在镁合金中应用研究

    镁合金具有密度小，比强度、比刚度高，导热性好，杰出的电磁屏蔽特性和阻尼减震才能。镁合金现已替代很多锌、铝、铸铁和钢等资料，广泛运用于航空航天、轿车、计算机、通讯等职业，特别是轿车职业对镁合金零件的需求量急增，使镁合金的运用表现出微弱的开展势头。然而，镁合金较差的耐磨性、耐蚀性制约着镁合金潜力的表现。因而，镁合金的外表处理技能遭到研讨者的高度注重。
    激光外表处理技能是近十几年开展起来的一门新技能，相关于现在的镁合金资料外表改性处理技能，激光法因为能进行有些疾速加热和经过挑选波长使其产生特定的化学反应，所以对资料外表改性更能起到无穷的效果。激光外表处理办法主要有激光外表相变及冲击硬化、激光外表熔凝、激光外表合金化及激光外表熔覆等。其中，运用在镁合金中的激光外表改性技能主要是激光熔凝、激光合金化及激光熔覆。
    1、镁合金激光外表熔凝
    激光熔凝是运用高功率密度的激光在极短的时间内与金属交互效果，将金属外表有些区域瞬时加热到相当高的温度并使之熔化，随后借助于冷态的金属基体吸热和传热进程使熔化的金属表层疾速凝结，然后改动零件表层安排和功能。因为这一进程是在疾速加热和疾速冷却下完成的，所以得到的硬化层安排较细，硬度也高于惯例淬火的硬度。这种技能进步了金属资料及零件的外表硬度、耐磨性、耐蚀性及强度和高温功能等。
    在真空条件下，高亚丽等对AZ91HP镁合金进行了激光熔凝处理。效果发现镁合金激光熔凝层主要是由α3/Mg相和β-Mg17Al12相所构成。跟着激光扫描速度的添加，熔凝层硬度、耐磨性也随之添加。但在不一样扫描速度下，激光熔凝层耐蚀性较基体镁合金有所下降，且跟着扫描速度的下降，熔凝层耐蚀性下降幅度增大。
    A Kousomichalis、曾爱对等用KrF激光在真空条件下照耀打磨过的AZ3lB4H试样外表。发现试样外表显微描摹为波纹状，而且激光处理后外表与没有处理的试样比较呈张应力。激光处理层30μm显微硬度比基体的低，激光处理过的试样耐蚀性有较大的进步。
    选用Nd:YAG激光器，D?Dube等对AZ91D和AM06B两种镁合金进行了激光熔凝处理，其微观构造呈树枝状，晶粒得到细化，尽管经过激光热处理的AM60B镁合金的腐蚀功能高于AZ91D，但并没有获得显着的进步。甚至在某些技能参数下会显着下降耐腐蚀功能。Yaojun等在AZ91D镁合金外表进行激光熔凝，熔凝层构成的微观安排构造较均匀，相应地进步了激光熔凝层的耐磨性。运用2kW接连波的CO2激光器，G.Abas等对A3Z1、AZ61和WE43镁合金外表进行激光熔凝，熔凝试样在20℃下被浸没在pH值为10.5的氯化钠(质量分数为5%)溶液中10d，效果显现经过激光熔凝后的镁合金的耐蚀性得到了进步，细化了合金的微观构造，添加了合金元素在。相固溶体中的浓度，使β相散布得更均匀，构成了1层耐蚀层。
    2、镁合金激光外表合金化
    激光外表合金化是经过熔化基体外表预先涂覆的膜层和有些基体，或者在外表熔化的一起注人某些粉末，膜层或外表在熔池中液态混合后发生疾速凝结，然后在外表构成1层具有希望功能的合金薄层，以进步基体功能。近些年来，铝及铝合金激光外表合金化研讨比较活泼，而关于镁及镁合金的激光外表合金化的研讨并不很多。
    王安安等在镁基体上用激光进行Mg和Al合金化处理，经过TEM的选区电子衍射斑驳发现了镁铝合金的存在，其样品的抗腐蚀功能优于铸镁和镁合金。R?Galun等选用铝、铜、镍和硅等元素，运用5kWCO2激光器对镁合金外表进行合金化.熔化深度为700-1200μm，外表硬度到达250HV。外表合金层合金元素的质量分数为15%-55%，加人铜合金时，抗腐蚀功能有较大改进，而加人铝合金时抗腐蚀功能显着增强。
    3、镁合金激光外表熔覆
    激光熔覆技能是运用高能密度激光束将具有不一样成分、功能的合金与基体外表疾速熔化，在基体外表构成与基体具有彻底不一样成分和功能的合金层的疾速凝结进程。生成的表层合金层把基体与腐蚀介质阻隔开，资料的腐蚀功能就由合金层决议。镁合金激光外表处理因为不需要真空等苛刻的环境条件，对工件尺寸约束较小，近年来，跟着激光熔覆技能的不断完善，其在镁合金外表抗蚀性方面的运用越来越遭到国内外研讨者的注重。
    王安安在相似真空充溢惰性气体的反应室中，运用10kWCO2激光器对纯镁进行激光熔覆镁铝合金层。界面上生成了共晶层，改性合金层的组成相为α-Al和β-Mg2Al3腐蚀电位正移了约0.7v，标明激光处理镁合金的耐腐蚀功能优于纯镁。
    Yue T M在惯例环境下进行了Mg-SiC复合资料的Nd:YAG激光外表熔覆Al-Si共晶合金，以及在Mg-ZK60/SiC复合资料上运用两步法技能激光熔覆不锈钢。前者所熔覆的Al-Si合金层，腐蚀电动势无显着变化，可是，腐蚀电流密度比基体资料下降了2个数量级。后者的样品的冶金联系层优秀，腐蚀电位为820-1090mV，远高于通常的一般资料和喷涂资料;腐蚀电流1下降了2一4个数量级，两者都相应地进步了镁基金属复合资料地耐蚀性。别的，Yue T M还研讨出运用吹粉办法在镁基金属上激光熔覆非晶合金Zr65Al7.5NI10Cu17.5，熔覆厚度大约为1.5mm，基体外表覆有1层非晶安排，无结晶安排呈现。熔覆样品基体与外表有优秀的冶金联系，无多孔和裂纹存在，耐磨性和耐蚀性均优于未熔覆的样品。
    4、展望
    镁合金激光外表熔凝办法简略，对硬度和耐蚀性均有进步，但进步的程度有限。激光外表合金化可规划不一样硬度的合金层，虽界面为冶金联系，但难以构成均匀的合金化层。激光熔覆能够在镁合金外表引进高硬度、高耐蚀性及高熔点的元素，可构成外表功能优良的强化层，与基体呈冶金联系，是进步镁合金外表功能的有用办法。
    钣金跟着钣金激钣金光钣金器、机器人和自动控制技能的开展，激光外表改性技能将向着大功率自动化，智能化的方向跨进。激光外表处理技能对环保几乎没有负面效应，作为一种高速高效的外表改性技能，在很多方面已获得很多的效果，在进步镁合金外表功能，延伸其运用寿命方面表现的效果越来越显着，获得的经济效益也越来越显着，将来在防腐蚀工程方面会有极大的运用前景。
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