電子束掃描ZL102鋁合金Ni鍍層表面熔凝的研究.pdf

1、鋁合金因其密度小、可塑性強(qiáng)及較高性價(jià)比得到了廣泛應(yīng)用,但未經(jīng)表面強(qiáng)化的鋁合金不具備良好的硬度及耐磨損性能,在很大程度上限制了鋁合金的應(yīng)用場合。電子束表面強(qiáng)化技術(shù)可以提高鋁合金的表面硬度及耐磨損性能,從而可以擴(kuò)大鋁合金的應(yīng)用范圍。
　　本課題采用電子束掃描技術(shù)對ZL102鋁合金表面鍍層進(jìn)行了掃描熔凝處理的研究;利用Tension金相顯微鏡、HMV-ZT顯微硬度計(jì)、掃描電鏡(SEM)及磨損試驗(yàn)機(jī)等手段對處理后的金相試樣的組織結(jié)構(gòu)、顯微

2、硬度及耐磨損性能進(jìn)行了測試與分析;分析了電子束掃描熔凝處理ZL102鋁合金表面Ni鍍層后顯微組織和性能的變化;探討了電子束掃描速度及電子束功率對鋁合金表面強(qiáng)化層組織及性能的影響規(guī)律;研究了電子束掃描熔凝處理ZL102鋁合金表面添加Co元素的Ni鍍層對顯微組織及性能的影響;討論了多道電子束搭接熔凝處理ZL102鋁合金表面Ni鍍層搭接區(qū)組織及性能變化,并分析了搭接區(qū)產(chǎn)生微觀裂紋的原因,提出了改進(jìn)措施。
　　研究結(jié)果表明:電子束掃描熔凝

3、處理ZL102鋁合金表面Ni鍍層后,能夠得到晶粒高度細(xì)化的強(qiáng)化層,由于晶粒細(xì)化及Al-Ni金屬間化合物強(qiáng)化相出現(xiàn),強(qiáng)化層顯微硬度平均為591HV,是基體組織的5.5倍,耐磨性大幅度提高;隨著掃描速度的增加,強(qiáng)化層顯微硬度隨之增加,最高硬度為624HV,耐磨損性能先變好后變差,在掃描速度為400min/min時(shí),耐磨性最好,磨損量僅為0.48mg;熔池的深度及寬度都隨著電子束功率的增加而增加,強(qiáng)化層顯微硬度計(jì)耐磨性隨之降低,在功率超過3.

4、5KW時(shí),熔池不規(guī)則,可能出現(xiàn)崩潰現(xiàn)象;電子束掃描熔凝處理ZL102鋁合金表面添加Co元素的Ni鍍層,由于Co元素的固溶強(qiáng)化作用,強(qiáng)化層顯微硬度及耐磨性性能都有大幅度提高,最高硬度為634HV;多道電子束搭接熔凝處理ZL102鋁合金表面Ni鍍層,由于電子束的二次熔化,搭接區(qū)晶粒相對粗大,顯微硬度及耐磨損性能降低,最低硬度為542HV。搭接區(qū)出現(xiàn)以微小氣孔為起點(diǎn)向外延伸的微觀裂紋,添加與Al-Ni金屬間化合物膨脹系數(shù)相近的Co元素可以降低