图2为AZ91D基体和AZ91D表面激光Al合金化镁合金经过32小时盐雾腐蚀形貌,可以看到合金化熔池有轻微的腐蚀(图a箭头所指处),而基体腐蚀的非常严重(图b箭头所指处),α-Mg被腐蚀已经形成黑色腐蚀洞。这是由于α-Mg固溶体中Al元素含量较少,在NaCl介质中,Cl-很容易在表面膜有缺陷的地方穿透,为腐蚀的进一步发展开辟通道,信捷职称论文写作发表网,从而造成点蚀的发生,图2(b)。而对于激光合金化镁合金,表面平整,只发生少量点蚀现象,图2(a)。这是由于经过激光合金化的基体镁合金α晶粒尺寸较小,晶粒的细化减小了Al从晶内到晶界的正偏析程度,从而有利于降低α-Mg的腐蚀程度[2]。
图3基体和不同功率下改性层腐蚀速度曲线
Fig.3 The corrosion curve of substrate and the modified layers with different powers
图3为基体镁合金和不同功率下改性层试样腐蚀增重量(Corrosion rate)与腐蚀时间(Time)的关系曲线。由图可见,不同功率下改性层的腐蚀增重量远远低于基体(Substrate),当功率为1.5KW(■)时所得试样的腐蚀速度最慢。这是因为随着激光功率增加,单位面积吸收激光能量也随之增加,α-Mg晶粒升温后会使其尺寸有足够的时间长大,而粗大的α-Mg晶粒尺寸可以导致Al浓度的偏析距离增大,晶粒靠中间的部位由于偏析的作用Al含量少,耐蚀性也就大大降低了。
5.结论:
激光合金化改性层分为合金化区、结合区和热影响区三个部分。通过电子探针分析结果确定合金化区(见图1)鱼骨状组织为α-Mg和梅花状组织为α-Mg+β-Mg17Al12的组织,灰色基体为少量的α-Mg和较多β-Mg17Al12的组织。改性层同样是由α-Mg和金属间化合物β-Mg17Al12构成,并且β-Mg17Al12相的含量较基体镁合金均有明显增加。
经激光改性后试样表面的腐蚀速率远远低于未改性的基体。最开始8小时由于最表层以α-Mg为主,其腐蚀速度较快。晶粒细化和强化相β-Mg17Al12的分布及含量均有助于提高改性层耐蚀性。激光扫描速度一定时功率为1.5kW时,耐蚀性最佳。
[1] 林肇琦. 有色金属材料学[M]. 沈阳:东北大学出版社,1991:40-45
[2] 刘帅刘忆激光合金化对AZ91D镁合金力学性能的影响,热加工工艺 2009.(2):34-35