铝合金表面激光熔覆NiCrBSi合金的组织和性能

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铝合金具有密度小、易加工、热膨胀系数低、热导率高、比刚度和比强度高等优异性能,在航空、航天以及动力机械中得到了广泛应用。但是铝合金存在强度不高、耐磨性较差以及易腐蚀等诸多问题,限制了其应用范围。本文采用激光熔覆技术在AA6061铝合金表面制备了NiCrBSi合金涂层,以期提高铝合金表面的耐磨损及腐蚀性能。将NiCrBSi合金粉末预涂覆于6061铝合金表面,采用高功率连续波2kW Nd-YAG固体激光器进行激光熔覆处理,并利用现代微观分析技术和性能检测手段,对熔覆层的组织结构、成分分布、摩擦磨损性能、电化学腐蚀性能及空泡腐蚀行为进行了研究。试验结果表明,采用合适的激光熔覆工艺参数和氩气保护,可以在铝合金表面获得致密的、且与基体呈现良好冶金结合的Ni-Al合金激光表面改性层,其改性层组织主要为NiAl、Ni3Al、NiAl3、Al3Ni2金属间化合物;激光熔覆层的硬度高达HV 900,与基材6061铝相比,摩擦磨损性能提高4倍以上,磨损的失效形式是硬质Ni-Al金属间化合物枝晶的脆性断裂。6061铝合金表面激光熔覆NiCrBSi合金,极大地提高了基材在模拟海水溶液中的电化学腐蚀性能。但由于熔覆层中存在大量的金属间化合物,因而与基材相比,熔覆层的钝化能力减弱。6061铝合金表面激光熔覆NiCrBSi合金,可使其在模拟海水溶液中的空泡腐蚀性能提高2倍以上,在腐蚀介质和动应力综合作用下,其空泡腐蚀破坏是以动应力-孔腐蚀-晶间腐蚀的破坏机制进行的。
摘要第5-6页
Abstract第6页
1 绪论第9-26页
    1.1 激光表面强化技术的发展现状第10-13页
        1.1.1 激光加工技术第10-12页
        1.1.2 铝合金激光表面强化技术第12-13页
    1.2 激光熔覆技术概述第13-15页
    1.3 激光熔覆添料方法第15-16页
        1.3.1 预置法第15页
        1.3.2 同步法第15-16页
    1.4 常用的激光熔覆材料第16-20页
        1.4.1 激光熔覆材料的基本要求第16-17页
        1.4.2 激光熔覆材料第17-20页
    1.5 激光熔覆技术的发展现状第20-22页
    1.6 铝合金表面激光熔覆的特点第22-23页
    1.7 激光熔覆材料的选择第23-24页
    1.8 本课题研究的内容和背景第24-26页
2 试验材料及试验方法第26-33页
    2.1 试验材料第26页
        2.1.1 基体材料第26页
        2.1.2 熔覆材料第26页
    2.2 铝合金基材的预处理及激光熔覆试验第26-28页
        2.2.1 铝合金基材的预处理第26-27页
        2.2.2 激光熔覆试验第27-28页
    2.3 熔覆层性能测试方法第28-32页
        2.3.1 显微硬度测试第28-29页
        2.3.2 摩擦磨损试验第29页
        2.3.3 电化学腐蚀试验第29-30页
        2.3.4 空泡腐蚀试验第30-32页
    2.4 检测设备第32-33页
3 试验结果与分析第33-54页
    3.1 激光熔覆物理冶金过程的热力学分析第33-36页
    3.2 激光熔覆层的组织形貌及结构分析第36-40页
        3.2.1 激光熔覆层的相组成及元素分布第36-38页
        3.2.2 激光熔覆层的显微组织第38-40页
    3.3 激光熔覆层的硬度第40-42页
    3.4 激光熔覆层的磨损性能第42-44页
    3.5 激光熔覆层的电化学腐蚀性能第44-47页
    3.6 激光熔覆层在模拟海水溶液中的空泡腐蚀性能第47-54页
        3.6.1 空泡腐蚀的机理第47-49页
        3.6.2 空泡腐蚀性能的影响因素第49-50页
        3.6.3 激光熔覆层的空泡腐蚀机制第50-54页
4 结论第54-55页
参考文献第55-58页
在学研究成果第58-59页
致谢第59页
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