激光沉积制备高含量SiCp增强Al基复合涂层的工艺优化及组织性能研究OA
目的针对激光沉积高含量SiCp增强Al基复合材料过程中易出现成形不稳定、颗粒分布不均问题,通过优化激光工艺和搭接偏移距离,实现铝合金表面高含量SiCp增强Al基复合涂层的制备,显著提升其耐磨性能。方法在7075铝合金表面激光沉积SiCp和AlSi10Mg混合粉末,系统讨论了激光功率、扫描速度及搭接偏移距离对成形质量和SiCp分布的影响,采用优化的工艺参数制备不同含量SiCp/Al复合涂层,探究凝固过程中SiCp/Al反应机理及不同SiCp含量下涂层组织、硬度及耐磨性能。结果激光功率、扫描速度和搭接偏移距离对熔池稳定性及SiCp空间分布有重要影响,激光功率为2000 W、扫描速度为15 mm/s、搭接偏移距离为2.1 mm时可获得表面平整、组织致密且SiCp分布均匀的复合涂层。该参数下制备了8%~20%(体积分数)的SiCp/AlSi10Mg复合涂层,其微观组织由弥散分布的SiCp、网状Al-Si共晶组织基底以及少量的Al_(4)C_(3)构成。随着沉积层中SiCp含量升高,硬度由1.475 GPa增至约1.685 GPa,弹性模量从86.39 GPa提升至94.769 GPa,磨损率从1325.891μm^(3)/(N·mm)下降至481.552μm^(3)/(N·mm),耐磨性能显著提升。结论通过合理选择激光沉积工艺,可制备出均匀致密的20%(体积分数)SiCp/AlSi10Mg复合涂层,熔池中SiCp与熔融Al之间的界面反应特征由直接界面反应机制与溶解-析出两种机制共同决定。弥散分布的SiCp与Al合金基底界面结合良好,有效提高了涂层的承载能力,显著提升了耐磨性能。
迟一鸣;王珂;钱大虎;项大维;范雅俊;姚喆赫;姚建华
浙江工业大学激光先进制造研究院,杭州310023 浙江工业大学机械工程学院,杭州310023 浙江工业大学高端激光制造装备省部共建协同创新中心,杭州310023浙江工业大学激光先进制造研究院,杭州310023 浙江工业大学机械工程学院,杭州310023 浙江工业大学高端激光制造装备省部共建协同创新中心,杭州310023浙江工业大学激光先进制造研究院,杭州310023 浙江工业大学机械工程学院,杭州310023 浙江工业大学高端激光制造装备省部共建协同创新中心,杭州310023浙江工业大学激光先进制造研究院,杭州310023 浙江工业大学机械工程学院,杭州310023 浙江工业大学高端激光制造装备省部共建协同创新中心,杭州310023浙江工业大学激光先进制造研究院,杭州310023 浙江工业大学机械工程学院,杭州310023 浙江工业大学高端激光制造装备省部共建协同创新中心,杭州310023浙江工业大学激光先进制造研究院,杭州310023 浙江工业大学机械工程学院,杭州310023 浙江工业大学高端激光制造装备省部共建协同创新中心,杭州310023浙江工业大学激光先进制造研究院,杭州310023 浙江工业大学机械工程学院,杭州310023 浙江工业大学高端激光制造装备省部共建协同创新中心,杭州310023
矿业与冶金
SiCp/Al复合材料激光沉积SiCp/Al界面反应耐磨性磨损机制
《表面技术》 2026 (14)
P.89-101,13
国家自然科学基金面上项目(52575461)浙江省自然科学基金探索项目(LY24E050008)浙江省高校基本科研业务费项目(RFA2023008)。
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