铝合金由于具有较高的机械强度、低密度、良好的成型性和高的性价比,而广泛地应用于汽车制造、铁路运输、航空航天及海洋运输等方面。然而,由于其较低的硬度和有限的耐磨损性能,使其应用领域受到了极大的限制。激光熔覆是近年来发展起来的一种表面强化技术,具有许多常规方法无法比拟的优势,可有效地提高铝合金的硬度和耐磨性。本文研究了铝合金表面激光熔覆的工艺和材料配方,采用5kWCO2激光器在铝合金表面上制备了Al-Y-Ni合金层,积累了铝合金表面激光熔覆Al-Y-Ni合金涂层的激光扫描参数、熔覆层粉末的物理参数和成分配方等参数的选择经验。借助光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜及显微硬度计对熔覆层的组织、物相、元素分布和显微硬度分布特征进行了分析研究。结果表明,涂层与基体为良好的冶金结合,底部和中下部基相组织为胞状枝晶,中上部和顶部为细小枝晶或等轴晶,激光功率和扫描速度是影响熔覆层组织的重要因素。熔覆层内各元素在横向上呈上抛物线式分布,在纵向上熔覆层表面含铝较多,Y和Ni在熔覆层中下部含量较多。通过X射线衍射、扫描电镜和Al-Y-Ni三元相图综合分析表明熔覆层的相组成以Al、AlNi、Al2Ni6Y3、Ni3Y和Y2Ni7相为主。熔覆层的生成相受激光加工工艺和熔覆粉末成分的影响。硬度测试表明,熔覆层内硬度较均匀,平均硬度达80HV左右。本文还对激光熔覆层中的气孔和成分沉积等缺陷出现原因进行了详细分析,并提出了解决方法。最后,对激光熔覆Al-Y-Ni合金涂层的进一步研究提出了建议和展望。
