超音速噴涂Ni涂層增強(qiáng)復(fù)合鑄造A356/AZ91D雙金屬力學(xué)性能研究

發(fā)布于2023-09-26 15:09:51 點(diǎn)擊：0

鎂合金由于密度低、高比強(qiáng)/剛度、減噪和減震性能好以及靜電屏蔽性好等優(yōu)點(diǎn)而具有巨大的潛力。然而，現(xiàn)有的鎂合金存在絕對(duì)強(qiáng)度低和耐腐蝕性能差等缺點(diǎn)，限制了其廣泛的應(yīng)用。鋁/鎂雙金屬綜合了鋁和鎂的優(yōu)點(diǎn)，能夠廣泛應(yīng)用于汽車、航空航天和武器裝備等領(lǐng)域，以滿足越來越高的綜合性能需求。然而，由于鋁/鎂雙金屬的連接界面主要由Al-Mg金屬間化合物組成，這些脆硬的金屬間化合物急劇削弱了雙金屬的連接強(qiáng)度，從而限制了其應(yīng)用和發(fā)展。因此，如何減少或消除這些有害的Al-Mg金屬間化合物是鋁/鎂雙金屬領(lǐng)域的研究難點(diǎn)和熱點(diǎn)。目前，通過在鋁和鎂的連接界面處引入其他涂層或夾層是一種常用和有效的方法，如Zn、Sn 、Al、 Mg-Al共晶合金、SiC、Al₂O₃、 Ni 、 Cu 、 CuNi、 Fe、 Ti 、Ag、 Ce、Zr等。其中，Ni涂層或夾層由于其低廉的成本和成熟的工藝常被用于焊接領(lǐng)域，但是在復(fù)合鑄造領(lǐng)域的研究較少。超音速火焰噴涂(HVOF)是指將超音速熔融粒子射向被鍍部件，其制備的涂層強(qiáng)度高、密度大、孔隙率低、氧化夾雜少，十分適合在固態(tài)鋁合金表面制備高質(zhì)量Ni涂層。然而，目前關(guān)于超音速噴涂Ni涂層及其厚度對(duì)鋁/鎂雙金屬的影響還未見報(bào)道。

最近，華中科技大學(xué)樊自田教授和蔣文明副教授課題組首次通過鋁合金表面超音速噴涂Ni涂層的方式來改善消失模復(fù)合鑄造A356/AZ91D雙金屬的性能。研究結(jié)果表明，當(dāng)Ni涂層的厚度為45 μm時(shí)，Ni涂層和Al-Mg金屬間化合物幾乎全部消失，雙金屬界面層主要由Mg-Mg₂Ni共晶組織和Ni₂Mg₃Al顆粒組成，其硬度顯著低于Al-Mg金屬間化合物。雙金屬的最高剪切強(qiáng)度達(dá)到了61.1 MPa，相比于不含Ni涂層的雙金屬剪切強(qiáng)度提高了41.4%，其強(qiáng)度得到了顯著改善，為鋁/鎂雙金屬更廣泛的應(yīng)用起到了積極的推動(dòng)作用。