超音速噴涂Ni涂層增強復合鑄造A356/AZ91D雙金屬力學性能研究

發布于2023-09-26 15:09:51 點擊：0

鎂合金由于密度低、高比強/剛度、減噪和減震性能好以及靜電屏蔽性好等優點而具有巨大的潛力。然而，現有的鎂合金存在絕對強度低和耐腐蝕性能差等缺點，限制了其廣泛的應用。鋁/鎂雙金屬綜合了鋁和鎂的優點，能夠廣泛應用于汽車、航空航天和武器裝備等領域，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度，從而限制了其應用和發展。因此，如何減少或消除這些有害的Al-Mg金屬間化合物是鋁/鎂雙金屬領域的研究難點和熱點。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域，但是在復合鑄造領域的研究較少。超音速火焰噴涂(HVOF)是指將超音速熔融粒子射向被鍍部件，其制備的涂層強度高、密度大、孔隙率低、氧化夾雜少，十分適合在固態鋁合金表面制備高質量Ni涂層。然而，目前關于超音速噴涂Ni涂層及其厚度對鋁/鎂雙金屬的影響還未見報道。

最近，華中科技大學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合鑄造A356/AZ91D雙金屬的性能。研究結果表明，當Ni涂層的厚度為45 μm時，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度達到了61.1 MPa，相比于不含Ni涂層的雙金屬剪切強度提高了41.4%，其強度得到了顯著改善，為鋁/鎂雙金屬更廣泛的應用起到了積極的推動作用。