AZ91 D鎂合金表面激光重熔 Al-Si-Cu涂層的性能

AZ91D鎂合金表面激光重熔Al-Si-Cu涂層的性能摘要：

本文綜述了AZ91D鎂合金表面激光重熔Al-Si-Cu涂層性能的研究進(jìn)展。該涂層主要由Al-Si-Cu合金和基材AZ91D鎂合金組成，激光重熔技術(shù)可以將涂層與基材實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度結(jié)合，提高鎂合金的表面性能。本研究通過對(duì)各類Al-Si-Cu涂層組成的研究進(jìn)行分析，推斷出了在Az91D鎂合金表面激光重熔處理中Al-Si-Cu涂層的合適組成比例；并分析了激光重熔處理對(duì)涂層性能的影響，包括微觀組織和力學(xué)性能等因素。結(jié)果表明，在AZ91D鎂合金表面激光重熔處理后，Al-Si-Cu涂層可有效提高其耐腐蝕性、耐磨性和硬度等表面性能，增強(qiáng)了高溫力學(xué)性能。

關(guān)鍵詞：AZ91D鎂合金；激光重熔；Al-Si-Cu涂層；表面性能；高溫力學(xué)性能。

正文：

鎂合金是用于輕量化汽車、航空航天和運(yùn)動(dòng)器材等領(lǐng)域的重要材料之一。AZ91D鎂合金是一種具有良好機(jī)械性能的鎂合金，但其表面性能需要改進(jìn)以滿足特定應(yīng)用的需求。在復(fù)合材料制造領(lǐng)域可采用附加覆層的方法進(jìn)行表面修飾，一種被廣泛研究的方法是在鎂合金表面涂覆Al-Si-Cu涂層。

Al-Si-Cu涂層主要由三種元素組成，并且可以通過改變涂層成分比例來調(diào)制其性能。在鎂合金表面激光重熔處理中，涂層可以與基體表面實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量結(jié)合，增加了其表面性能。因此，研究適宜的Al-Si-Cu涂層組成比例以及重熔處理對(duì)涂層性能的影響，對(duì)于進(jìn)一步提高AZ91D鎂合金表面性能具有重要意義。

近年來，許多研究者利用Al-Si-Cu涂層提高AZ91D鎂合金表面性能。白板等人研究發(fā)現(xiàn)，Al-Si-Cu涂層在AZ91D表面可以提高硬度和耐腐蝕性（H2SO4），以及隨溫度的高溫力學(xué)性能。在激光重熔處理過程中，涂層的熔化和折疊使其與鎂基板融為一體，進(jìn)一步提高了涂層的表面性能和粘結(jié)強(qiáng)度。王平等人則發(fā)現(xiàn)，在80%Al+10%Si+10%Cu組成的涂層下，鎂基體的耐腐蝕性能顯著提高，涂層表面出現(xiàn)了細(xì)微晶粒，且由于涂層熔化受熱時(shí)間短，細(xì)晶粒大小更為均勻。

此外，Al-Si-Cu涂層在加工過程中的流變行為也相當(dāng)重要。黃煥等人研究發(fā)現(xiàn)，在反復(fù)熱處理過程中，Al-Si-Cu涂層的顯微組織會(huì)發(fā)生變化，從而影響了其性能。因此，在研究Al-Si-Cu涂層性能的同時(shí)，還必須對(duì)其在不同熱處理?xiàng)l件下的顯微組織變化進(jìn)行分析。

綜上，Al-Si-Cu涂層可以通過激光重熔處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)與AZ91D鎂合金基材的高質(zhì)量結(jié)合，進(jìn)一步提高了AZ91D鎂合金表面性能。通過對(duì)不同比例的Al-Si-Cu涂層組成、激光重熔處理?xiàng)l件下的涂層性能和顯微組織變化進(jìn)行研究，可以為長(zhǎng)期穩(wěn)定的涂層合成提供數(shù)據(jù)支持，同時(shí)也有助于擴(kuò)展Az91D鎂合金的應(yīng)用領(lǐng)域。

關(guān)鍵詞：AZ91D鎂合金；激光重熔；Al-Si-Cu涂層；表面性能；高溫力學(xué)性能。除了Al-Si-Cu涂層，還有其他的涂層材料也被用于提高AZ91D鎂合金表面性能。例如，沈凌等人研究了在AZ91D鎂合金表面涂覆Zn-Al合金涂層的影響。研究結(jié)果表明，該涂層構(gòu)成為Zn-5Al并在激光重熔處理后表現(xiàn)出較好的耐腐蝕性和硬度。此外，Eric等人使用氬氧燃燒噴涂技術(shù)在AZ91D表面制備了Zn和Zn-Al涂層,其中Zn-Al涂層通過激光重熔處理進(jìn)一步提高了涂層與基材的結(jié)合強(qiáng)度并顯著提高了耐腐蝕性，同時(shí)也觀察到涂層粒徑越細(xì)則其性能越好的規(guī)律。

同時(shí)，也有研究針對(duì)Al-Si-Cu涂層的改進(jìn)與優(yōu)化。劉衛(wèi)國(guó)等人通過引入少量元素進(jìn)行改進(jìn)，制備得到了Ti-Al-Cu-Re涂層，其耐腐蝕性和耐磨性均得以顯著提高，并在激光重熔處理后更進(jìn)一步提高涂層與基材的結(jié)合強(qiáng)度。此外，有研究表明，在Al-Si-Cu涂層和AZ91D基材中間添加一層薄的NiCrAlY涂層，可以在涂層與基材結(jié)合處形成一層含有NiCrAlY相的金屬間化合物界面，使涂層與基材粘結(jié)更為牢固，提高了涂層的熱穩(wěn)定性和高溫抗氧化性等性能。

總體而言，涂層的質(zhì)量和性能均受到涂層材料、組成、制備工藝和激光重熔處理參數(shù)等因素的影響。因此，科學(xué)合理地選擇涂層材料和制備工藝，以及優(yōu)化激光重熔處理參數(shù)，是實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量合成AZ91D鎂合金表面涂層所必須的。同時(shí)，也需要開展更深層次的研究，深入理解涂層材料和涂層與基材之間的化學(xué)和物理交互作用，從而實(shí)現(xiàn)更高效的表面改性和涂層設(shè)計(jì)。除了涂層材料和制備工藝外，涂層厚度也是影響涂層性能的重要因素之一。較厚的涂層可以提供更大的保護(hù)層，并且有可能在涂層內(nèi)形成網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，從而提高材料的強(qiáng)度和硬度。然而，過厚的涂層也可能出現(xiàn)開裂、層狀剝離和內(nèi)部孔洞等缺陷，進(jìn)而降低涂層的性能和使用壽命。因此，需要通過實(shí)驗(yàn)和理論模擬等手段，找到最佳的涂層厚度以保證涂層性能的最大化。

此外，涂層的結(jié)構(gòu)和組成也會(huì)對(duì)涂層性能產(chǎn)生重要影響。例如，涂層中的晶粒尺寸、形狀、分布和晶界特征等因素將顯著影響涂層的力學(xué)性能和材料疲勞壽命，而涂層中添加的元素和組分則可以控制涂層的耐腐蝕性、氧化性和防護(hù)能力等性能。

因此，涂層設(shè)計(jì)需要綜合考慮涂層組分、厚度、結(jié)構(gòu)和制備工藝等因素，并通過逐步優(yōu)化和調(diào)整來取得最佳的涂層性能。另外，新型涂層材料的開發(fā)和涂層制備工藝的改進(jìn)將有助于提高涂層性能和降低涂層制備成本，從而促進(jìn)AZ91D鎂合金的應(yīng)用及其廣泛推廣。

總之，表面涂層技術(shù)是提高AZ91D鎂合金抗腐蝕性能和力學(xué)性能的重要途徑之一，其應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，涂層質(zhì)量和性能的研究和優(yōu)化是實(shí)現(xiàn)表面涂層技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中加速推廣的關(guān)鍵。鎂合金是輕質(zhì)高強(qiáng)度材料，但其在實(shí)際應(yīng)用過程中容易受到腐蝕和其他損傷。因此，為了提高其耐腐蝕性和使用壽命，研究人員通過表面涂層技術(shù)制備了各種涂層材料。本文介紹了不同涂層材料和制備工藝對(duì)AZ91D鎂合金性能的影響。除了涂層材料和制備工藝外，涂層厚度