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激光處理2024鋁合金表面形成鎳鋁涂層的研究

鋁合金是應用最廣的有色合金，但由于低硬度和低耐磨性限制了其在某些領域的應用。表面改性技術可以改善金屬材料的表面性能，其中激光表面合金化對鋁合金是一種有效的方法。以往的激光工藝更多將注意力放在形成一種硬的陶瓷層上，陶瓷層雖然可以確保耐磨性，但增加了表層的脆性傾向。Ni-Al金屬間化合物具有高的強度和抗氧化性能，還能降低表層的裂紋傾向。因此，進行鋁合金與Ni粉末的激光合金化可以形成高耐磨性且無裂紋的Ni-Al金屬間化合物涂層。

使用粒徑約20μm的純Ni粉末，形成漿液并用噴槍將其噴在2024鋁合金塊表面。使用2kW連續(xù)波Nd:YAG激光器（光斑直徑1.5mm）在不同的輸出功率和掃描速度下熔化噴涂層和基體。然后對樣品進行金相、X射線衍射、顯微硬度以及耐磨性等檢測與試驗。

金相分析證實，鋁合金表層沒有裂紋和孔洞，且與基體形成冶金結合。激光處理參數極大影響表層的顯微組織，給定的一組參數為：激光功率800W、光斑直徑1.5mm、掃描速度8mm/s、重疊率30%。在這組參數下可以形成細致均勻的鎳鋁金屬間化合物層，其厚度為0.6mm，表面硬度600HV0.2，耐磨性比基體高4倍。

刊名：Materials Science and Technology（英）

刊期：2013年第3期

作者：Y.S.Tian,R.Ge

編譯：張英才