6061鋁合金表面涂覆1Cr13不銹鋼電子束合金化的研究.pdf

1、鋁合金因其密度小、比強高、較高性價比等特點而被廣泛應用于工業(yè)領域,但未經(jīng)表面強化處理的鋁合金表面硬度低、耐磨損性差,這在很大程度上限制了其應用場合。電子束表面合金化處理可以提高鋁合金材料的表面硬度與耐磨性能,從而可以擴大鋁合金的應用范圍。
　　本課題利用電子束表面合金化技術(shù)對表面預涂覆1Cr13不銹鋼的6061鋁合金進行處理的研究;利用ANSYS12.0對鋁合金表面電子束合金化處理過程中的溫度場進行模擬;采用 Tension金相顯

2、微鏡、TSM-56102V掃描式電子顯微鏡(SEM)、EM-4000半自動顯微維氏硬度測試系統(tǒng)及MPX-2000型立式萬能摩擦磨損試驗機對經(jīng)電子束表面合金化處理后試樣獲得的強化層的組織結(jié)構(gòu)、顯微硬度與耐磨損性能進行了測試與分析;通過模擬得出不同工藝參數(shù)條件下電子束表面合金化過程溫度場的變化規(guī)律,從而篩選出合適的電子束工藝參數(shù)為后續(xù)試驗做準備;探討了電子束表面合金化處理對分別通過熱噴涂法、電鍍法及機械壓制法制備的涂層試樣的組織和性能的影響

3、;分析了不同的工藝參數(shù)對鋁合金表面電子束合金化1Cr13不銹鋼的影響;通過仿真結(jié)果與試驗結(jié)果對比分析,對溫度場模型的可靠性進行了預測。
　　研究結(jié)果表明:通過模擬得到了電子束表面合金化溫度場的變化規(guī)律,分析得出適合電子束表面合金化的工藝參數(shù)如下:電子束功率P=1.8kW,工件移動速度 V=5mm/s,束斑直徑 D=3mm;P=1.8kW,V=10mm/s,D=3mm;P=2.1kW,V=10mm/s,D=3mm;采用熱噴涂法、電鍍

4、法及機械壓制法制備表面預涂覆1Cr13不銹鋼的6061鋁合金經(jīng)電子束表面處理,其強化層的晶粒得到了不同程度的細化,其相組成主要有馬氏體與Fe-Al金屬間化合物,強化層的硬度與耐磨性相對基體有了明顯的提高,其中熱噴涂試樣的表面硬度最高,為238.9HV,約為基體的4倍,耐磨性測試結(jié)果表明,磨損量僅為9.23mg,約為基體的1/4;熱噴涂試樣獲得的性能最佳,電鍍試樣的性能次之,而機械壓制法試樣的性能相對較差;試樣的熔池深度與寬度隨電子束功率