鑄造鋁硅合金激光表面改性梯度層組織及性能研究.pdf

1、該文利用大功率激光器,采用逐次疊加的激光改性技術(shù),在鑄造鋁硅合金表面制備Ni/WC和Cr/WC激光改性梯度層(LMG).首先在一定假設(shè)的基礎(chǔ)上,考慮到激光改性預(yù)涂覆粉末與基體金屬熱物理性能差異,建立起相應(yīng)的Al-Si合金表面激光改性加熱溫度場(chǎng)的數(shù)學(xué)模型.利用三維非線性數(shù)值分析方法和先進(jìn)的有限元分析軟件MARC,對(duì)第一次激光改性過(guò)程中的溫度場(chǎng)進(jìn)行了計(jì)算分析,確定了激光改性梯度層制備過(guò)程中關(guān)鍵的加工工藝參數(shù),并據(jù)此制定出激光表面改性工藝.鋁

2、硅合金激光表面改性梯度層是通過(guò)3次激光掃描處理獲得的.每次的預(yù)涂覆層中硬質(zhì)相WC顆粒的含量不斷增加,由10﹪增加至30﹪.利用SEM、TEM、EDXS和X射線衍射儀對(duì)每次Ni/WC和Cr/WC激光改性層和激光改性梯度層組織結(jié)構(gòu)、化學(xué)元素含量及其分布規(guī)律進(jìn)行了詳細(xì)的對(duì)比分析.至于稀土合金元素對(duì)Al-Si激光表面改性地影響,該研究發(fā)現(xiàn),添加CeO<,2>的激光改性梯度層,其相組成與組織形態(tài)都發(fā)生了相應(yīng)變化.當(dāng)加入1﹪的CeO<,2>,改性層

3、基底組織α-Al枝晶間距減小,胞狀晶直徑減小,晶粒得到細(xì)化;Si相由塊狀變?yōu)榧?xì)小分散的小顆粒狀;并且改性梯度層中的Al-Ni或者Al-Cr化合物形態(tài)由原來(lái)的塊狀或長(zhǎng)條狀變?yōu)榘魻?另外研究發(fā)現(xiàn),原具有尖銳棱角的WC硬質(zhì)相也趨于鈍化,這種組織形貌的變化有利于改性梯度層整體性能的提高.在鋁硅合金表面Ni/WC和Cr/WC激光改性梯度層的性能研究中,該文還著重探討不同激光改性次數(shù)對(duì)所獲得的激光改性梯度層的硬度、耐磨性和耐蝕性能的影響.該文采用恒