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激光熔覆用于鎂合金和復合材料的涂層
激光熔覆
激光熔覆是一種涂層制造技術,是材料噴涂技術的一部分。根據進料的種類和數量、熔融基材的數量和激光參數的不同,噴涂技術分為三種:(1)激光合金化,(2)激光上光和(3)激光熔覆。共同點是熔融材料的快速凝固導致精細的微觀結構,從而改善了許多性能(Khajepour等人,2004 年伊格納特等人。(2004))。這三種涂層制造技術在鎂合金上是可能的。例如,通過激光合金化在 WE43 和 ZE41 鎂合金上開發(fā)了高耐腐蝕性和增加顯微硬度的Al/Mg 涂層。通過側面注入鋁粉,他們獲得了由鋁/鎂合金和鋁金屬間化合物組成的涂層。在 AZ91D鎂合金上用 SiC 顆粒增強。另一方面,C)通過激光熔覆復合涂層,使用低功率激光避免稀釋。 3 Mg 2和 Al 12 Mg 17岳等人。(2007)通過激光上釉制造了一種非晶 Zr65Al7.5Ni10Cu17.5 涂層,具有更好的耐磨性和耐腐蝕性。Huang等(2009)獲得了 Cu 4 7Ti 34 Zr 11 Ni 8和 Cu 47Ti 34的非晶相涂層 Zr 11楊等人。(2018)用 Al + (Ti + B 4涂覆 ZE91D 鎂合金王等人。(2006)在鎂合金基材上制作了均勻的鎂涂層,以評估使用激光熔覆修復鎂零件表面區(qū)域的可能性。與熱噴涂或電弧焊等傳統方法相比,激光熔覆是一種獲得復合涂層的有效制造工藝。通過激光熔覆技術獲得的表面層具有良好的力學性能、低稀釋度、良好的冶金結合和低冶金缺陷。這些優(yōu)點是使用激光作為能源的結果。此外,從制造工藝的角度來看,激光熔覆還有其他優(yōu)勢:(1)減少生產時間;(2)實現溫度控制,提高凝固速度;(3) 允許制造幾何形狀而不受部件的限制和修理。已使用不同激光器的激光熔覆系統:高功率二極管激光器(848 nm)、Nd:Yag 激光器(1064 nm)、CO 2激光器 (10.64 μm) 和準分子激光器 (248 nm)。在大多數情況下,進料呈球形粉末形式,并帶有載氣(通常為氬氣)。這些粉末可以通過熔覆噴嘴與激光束同軸噴射,但已使用糊料進料、粉末注射、送絲和預置粉末(Khajepour等人,2004 年)。帶有熔覆噴嘴的激光器連接到電機控制系統,一般由CAD系統和運動機器人或xy運動臺組成。

鎂合金激光處理的主要問題是,由于鎂合金的熔點低 (~560°C),高激光功率值可能會導致涂層中基體的鎂被稀釋。哈杰普爾等人。(2004)顯示了影響激光熔覆過程的各種參數,在某些情況下,對每對基板和熔覆層的參數進行詳盡分析是必要的。劉等人。(2006a)評估了功率密度和掃描速度對鍍鋁 AZ91D 鎂合金寬度的影響。里克爾梅等人。(2016)研究了 ZE41 鎂合金上的 Al/SiCp 涂層的激光功率和掃描速度對涂層幾何形狀和性能的影響。王和悅 (2001)通過在恒定激光功率下使用不同的掃描速度研究了這些參數的影響。所有這些作者都發(fā)現了提供高質量涂層的激光功率和掃描速度的不同組合,并且在所有情況下,他們發(fā)現激光功率和掃描速度與熔池的存在時間、傳熱和傳質過程、冷卻速率,進而影響涂層的微觀結構(Liu et al ., 2017)。Riquelme等人分析了激光束焦點位置對鎂合金熔覆層的影響。(2016). 不同的焦點條件影響涂層的幾何形狀,以及熔化、稀釋和熱影響區(qū)的幾何形狀。金屬的吸收率取決于激光的波長,波長越短吸收率越高(Liu et al ., 2017)。

沃洛維奇等人。(2008),在 ZE41 鎂合金上獲得了 Al-Si 涂層。涂層的微觀結構的特點是 Mg 2的枝晶沉淀物 17 Al 12 形成,這取決于激光速度。在這種情況下,沃洛維奇等人。(2008) Fabre 和 Masse,2012;Yue等,1999Si 嵌入由 Mg 在 Al 中的固溶體或金屬間相Mg形成的 Al-Mg 基體上發(fā)現,由于形成電偶腐蝕,這些類型的涂層降低了耐腐蝕性。其他作者也發(fā)現了類似的結果()。然而,其他作者在不同的鎂合金上實現了高耐腐蝕性和耐磨性的 Al-Si 涂層。例如,卡塞爾等人。(2011),在 AZ61、ZK30 和 WE54 上沉積了 Al-Si 涂層,Chen等人。(2016) 還獲得了在 Mg-Gd-Y-Zr 合金(在這種情況下硬化 Al 2 (Gd,Y))上的 Al-Si 涂層。結果的差異可能是由于不同研究中使用的激光熔覆參數不同或噴涂的硅重量比不同造成的。另一方面,其他金屬已被用于通過激光熔覆涂覆鎂合金。例如,高等人。(2007),在 AZ91HP 鎂合金上獲得了 Al-Cu 涂層。該涂層由Al-Mg基體和AlCu 4和金屬間相Mg 17 Al 12 組成。陳等人。(2007),噴涂 Al-Ir 以獲得具有 AlIr、Mgl7Al12 和其他鋁基相的提高耐腐蝕性的熔覆涂層。此外,Al-Zn鍍層(Mei等,2005
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