镁合金热喷涂涂层组织与性能研究
毕文远
中国知网
摘 要
镁元素在地球上的储量非常丰富，且被利用的量又非常少。在许多金属元素在地球上的储量日趋枯竭的今天，充分开发利用镁资源可以缓解因发展而对金属元素的消耗带来的压力。镁合金不仅与钢铁和铝合金并称为三大金属结构材料，而且是最轻的金属结构材料。镁及镁合金的优点很多，比如说比强度、比刚度、导电性、导热性、阻尼性这些物理性能都很好；而且其易切削加工和通过比较简单的手段就可以再利用的特点备受专家的关注。镁合金有非常广阔的应用前景，现在已部分用到镁合金的行业有汽车制造业、电子电器等，并且将来可能在交通、航空、航天和国防工业有更多的应用。镁合金在被利用的过程中也发现了其自身的缺点，最主要的两个是化学性质太活泼和耐磨损性能太差；主要表现为在潮湿的空气中都能被氧化和不加载情况下磨损都会被磨损的很厉害；镁合金这两方面的缺点已严重制约了镁合金的应用。国内外很多学者对于镁合金这个问题也进行了不少的研究，主要从两个方面考虑，第一是添加合金元素、第二是表面改性；各个发达国家主要从表面防护法来改善镁合金的综合性能，比如各种涂层、微弧氧化处理、化学转化膜等。但是这些方法也都有自己固有的缺陷，比如说化学转化膜成本很高、电镀涂层有环境污染问题等等。
本文采用热喷涂的方法在镁合金表面制备涂层，主要研究电弧喷涂 Al 涂层和等离子喷涂 Al/Al2O3复合粉末涂层的组织和性能，并对其耐磨损性能进行了对比。等离子喷涂采用刚性非转移型等离子弧为热源，以惰性气体（Ar）为等离子气，混合粉末在等离子焰流的作用下被加速，粉末以很高的速度撞击基材表面形成涂层。等离子喷涂具有焰流温度高和热量集中、致密度高和结合强度好、喷涂后涂层平整光滑并可精确控制涂层厚度、涂层杂质少涂层质量能够保证、高效节能并容易操作、维护容易及安全性好等优点。使用电弧喷涂技术和等离子喷涂技术分别在 AZ31B 镁合金表面制备涂层；将电弧喷涂制备的涂层进行热扩散处理，从而提高涂层的结合强度；将等离子喷涂制备的涂层、电弧喷涂制备涂层和镁合金基材进行摩擦磨损对比试验说明等离子喷涂涂层的耐磨损性能最好；通过调整等离子喷涂工艺参数可以在靠近基体的涂层产生局部冶金结合。
以上通过对涂层各方面进行分析，以 Al 为涂层基体材料、Al2O3颗粒为增强相所形成的涂层是改善镁合金综合性能的最优之选。本研究所进行的研究工作可能成为日后改善镁合金的综合性的理论依据。
关键词：镁合金，热喷涂，结合强度，组织与性能
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