改變AZ31B鎂合金整體性能的雷射衝擊方法與流程

2023-05-27 04:23:16 1

本發明涉及雷射表面處理領域，尤其涉及一種改變AZ31B鎂合金整體性能的雷射衝擊方法。

背景技術：

鎂和鎂合金有許多優秀的性能，比如高的比剛度和比強度、良好的阻尼性能和導熱性，良好的電磁屏蔽能力等等。因此，鎂材料已成為第三大工程材料。然而，鎂合金的室溫力學性能(尤其是硬度、韌性)較低，耐腐蝕較差，這嚴重限制了鎂合金的研究和應用。因此，如何提高鎂合金材料的強度、硬度、耐磨性和耐蝕性是一項亟待解決的難題。

雷射衝擊技術可以在不加任何其他材料的情況下改善材料表面的組織和性能，可以有效降低生產成本。採用YAG雷射器，雷射功率為2000W，掃描速度為800mm/min，光斑直徑為5mm，保護氣體為氬氣，氣流量為25mL/min，對ZE41鎂合金進行雷射衝擊實驗，熔凝層硬度由72HV提高到424HV；鹽浴實驗中，ZE41鎂合金出現點蝕現象的時間由2h提高到13h。採用CO2雷射器，雷射功率為2500W，掃描速度為1000mm/min，雷射斑點直徑為6mm，保護氣體為氬氣，氣流量為25mL/min，對MEZ鎂合金(Zn 0.5％，Mn 0.1％，Zr 0.1％，稀土元素2％)進行雷射衝擊實驗，拉伸強度由301MPa提高到578MPa，硬度由45HV提高到78HV。採用CO2雷射器，雷射功率為2300W，掃描速度為900mm/min，雷射斑點直徑為4mm，保護氣體為氬氣，氣流量為25mL/min，對AZ31，AZ61和WE43三種鎂合金進行雷射衝擊實驗，然後浸在5％NaCl溶液中10天，三種鎂合金質量分別減少了30％、60％和87％。採用YAG雷射器，雷射功率為2100W，掃描速度為800mm/min，雷射斑點直徑為5mm，保護氣體為氬氣，氣流量為25mL/min，對AZ91D鎂合金進行雷射衝擊實驗，在3.5％NaCl溶液中進行電化學腐蝕實驗，腐蝕電壓由-1559mV提高到-1536mV，腐蝕電流由0.0459mA/cm2減小到0.0457mA/cm2，雷射衝擊對AZ91D的耐腐蝕性能改變不明顯。

由上述實例可知，現有的雷射衝擊技術雖然對鎂合金表面組織和性能具有一定的改善作用，但是其改善效果單一，僅能改善某一方面的性能。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種能夠改變AZ31B鎂合金多項性能的雷射衝擊方法。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種改變AZ31B鎂合金整體性能的雷射衝擊方法，包括如下步驟：

(1)將AZ31B鎂合金表面機械打磨，去掉氧化膜；

(2)在AZ31B鎂合金表面噴塗一層耐高溫黑色漆；

(3)對AZ31B鎂合金進行雷射衝擊；

上述步驟(3)中採用的雷射功率為1000W-3000W，掃描速率為300-1200mm/min，光斑直徑為4mm，搭接率為15％，保護氣體為氬氣且氬氣的流量為25mL/min。

優選的是，所述的雷射功率為1500W-2500W，掃描速率為500-1000mm/min。

所述耐高溫黑漆的耐溫範圍是800～1000℃。

用本發明方法處理後的AZ31B鎂合金具有以下優點：

(1)AZ31B鎂合金的熔凝層在室溫具有400MPa或更高的強度，24％或更高的延伸率，整體性能得到顯著提高。而傳統鎂合金只是單一方面性能較高，整體性能偏低，具有明顯的缺點。

(2)AZ31B鎂合金熔凝層組織的晶粒尺寸相對於原始AZ31B鎂合金降低了64％或更多。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明方法作進一步詳細描述。

按以下步驟對AZ31B鎂合金進行雷射衝擊：

(1)將AZ31B鎂合金表面機械打磨，去掉氧化膜；

(2)在AZ31B鎂合金表面噴塗一層耐高溫黑漆，耐高溫黑漆的耐溫範圍是800～1000℃；

(3)對AZ31B鎂合金進行雷射衝擊。

9個實施例的具體雷射衝擊工藝條件及檢測結果見下表：

原始AZ31B鎂合金晶粒尺寸約為25μm，抗拉強度約為290MPa，延伸率約為12％.

由上表可見，用本發明的方法進行雷射衝擊處理後的AZ31B鎂合金與原始AZ31B鎂合金相比具有以下優點：

(1)雷射衝擊處理後的AZ31B鎂合金熔凝層在室溫具有400MPa或更高的抗拉強度，24％或更高的延伸率，整體性能得到顯著提高。而傳統鎂合金只是單一方面性能較高，整體性能偏低，具有明顯的缺點。

(2)AZ31B鎂合金熔凝層組織晶粒尺寸相對於原始AZ31B鎂合金降低了64％或更多。