一种镁锂合金表面的高硬高耐磨镁稀土合金涂层的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种镁锂合金表面的高硬高耐磨镁稀土合金涂层的制备方法，包括如下步骤：(1)粘接涂层原料：使用粘接剂将镁稀土合金粘在镁锂合金的表面，镁稀土合金的厚度为150～250μm；(2)干燥：将粘接镁稀土合金层的镁锂合金进行干燥，使得粘接剂干燥；(3)激光熔覆处理：采用激光器对干燥后的样品进行激光熔覆处理，激光功率50～100W，扫描速度4～8mm/s。本发明专利技术方法，过程步骤简单，仅经过激光表面熔覆技术，能有效的提升镁锂合金的表面硬度及耐磨性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种镁锂合金表面的高硬高耐磨镁稀土合金涂层的制备方法


[0001]本专利技术涉及金属表面改性加工
，具体涉及一种镁锂合金表面的高硬高耐磨镁稀土合金涂层的制备方法。

技术介绍

[0002]镁合金是实用金属中质量最轻且储量丰富的金属，在轻量化方面有极大的优势。与其他金属结构材料相比，镁锂合金被称为“超轻合金”，其密度在0.95～1.65g/cm3之间，大约是铝基合金的一半，具有强度、刚度高，冷热变形能力强，各向异性不明显，低温性能良好等性能，被广泛应用于各工业领域。
[0003]而常规镁合金的室温成形性较差，为了以最轻的重量获得高成形性，Mg
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Li合金被普遍认为是航空航天行业的潜在候选材料。因此，为解决Mg
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Li合金强度低、耐磨性能差等问题，提高镁锂合金的表面强度是其广泛应用之前需要解决的一个关键课题。然而，Mg
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Li合金由于强度低、耐磨性差，其应用仍然有限。因此，提高镁锂金的表面硬度，在其表面制备出性能优异的耐磨涂层，对其发展具有重要意义。
[0004]镁锂合金的表面处理方法主要有化学转化处理、阳极氧化处理、离子注入、化学镀、电镀、微弧氧化、表面充填密封、物理气相沉积、激光表面改性等。其中激光对材料的作用时间很短，使得在极短的时间内，材料的熔化与凝固便可完成并只影响表层材料的性能，底层材料充当了无限大的热扩散体，因此对底层材料的热影响很小。激光表面处理后可获得良好的表层组织，改善材料的表面性能，使材料的耐蚀、耐磨等性能得以提高。激光熔覆技术是通过高能量激光束作用使基材表面的熔覆材料与基材表层熔凝并相互作用形成均匀连续的激光熔覆层，该熔覆层能显著改善基材的表面性能，为冶金结合。
[0005]由于激光熔覆技术可以使材料在极短的时间内完成熔化与凝固，并只影响表层材料的性能，因此该技术作为一种新型表面改性技术，得到学者的广泛关注。相关研究表明：激光熔覆不仅可以通过改变熔覆层的组织的均匀性和致密性，强化冶金合金，产生细晶强化、沉淀强化、第二相强化等效果，而且还会因为激光熔覆功率不同，导致细晶强化和沉淀强化的效果不同。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是为了解决镁锂合金表面强度低、耐磨性能差等问题，提供一种镁锂合金表面的高硬高耐磨镁稀土合金涂层的制备方法，实现镁锂合金表面相关性能的显著提升。
[0007]本专利技术为了实现其目的，采用的技术方案是：
[0008]一种镁锂合金表面的高硬高耐磨镁稀土合金涂层的制备方法，包括如下步骤：
[0009](1)粘接涂层原料：使用粘接剂将镁稀土合金粘在镁锂合金的表面，镁稀土合金的厚度为150～250μm；
[0010](2)干燥：将粘接镁稀土合金层的镁锂合金进行干燥，使得粘接剂干燥；
[0011](3)激光熔覆处理：采用激光器对干燥后的样品进行激光熔覆处理，激光功率50～100W，扫描速度4～8mm/s。
[0012]优选地，步骤(1)中，
[0013]镁锂合金粘接镁稀土合金之前先进行打磨去除表面氧化物以保证激光加工后表面质量的均匀性；镁稀土合金在粘接之前事先进行打磨以达到设定的厚度要求，然后用洗涤剂冲洗后备用；
[0014]镁锂合金的厚度不低于2mm或3mm或4mm或5mm，优选为2～10mm或3～8mm或4～7mm或4～6mm；
[0015]镁稀土合金的厚度为160～240μm或170～230μm或180～220μm；
[0016]镁稀土合金的面积与要制备涂层的镁锂合金面积匹配，覆盖在整个镁锂合金面要制备涂层的表面上。
[0017]在上述技术方案中，按重量百分比计，所述镁锂合金包括：Li 2～13％，余量为Mg和不可避免的杂质；
[0018]优选Li 3～13％或4～13％或4～12％或5～12％。
[0019]优选地，所述镁锂合金为镁
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锂
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钇合金，按重量百分比计，还包括Y 0.05～0.6％或0.08～0.6％或0.1～0.6％或0.1～0.5％或0.15～0.45％。
[0020]在上述技术方案中，按重量百分比计，所述镁稀土合金包括1～25％的稀土元素，余量为Mg；优选含稀土元素5～25％或10～25％或10～23％或15～25％或17～23％或18～22％或19～21％或20％。
[0021]优选地，所述稀土元素为Y，所述镁稀土合金为镁钇合金。
[0022]在上述技术方案中，所述粘接剂为有机粘结剂。
[0023]优选地，所述有机粘结剂选自PVA、氰基丙烯酸酯、环氧树脂AB胶中的一种或几种。
[0024]优选地，步骤(2)干燥为自然晾干或者在烘箱中干燥，烘箱中的温度为50～100℃，烘干时间为2～5h；
[0025]步骤(3)中激光熔覆处理时激光扫描工作参数为频率20Hz，离焦量2mm，搭接率50％。
[0026]本专利技术的另一目的是提供一种高硬高耐磨镁锂合金复合材料，是在镁锂合金表面复合镁稀土合金涂层得到，所述镁稀土合金涂层是采用上述任一项所述的方法在镁锂合金表面进行激光熔覆得到。
[0027]本专利技术的有益效果是：本专利技术方法，过程步骤简单，仅经过激光表面熔覆技术，能有效的提升镁锂合金的表面硬度及耐磨性。通过激光熔覆处理，对镁锂合金表面合金化片状镁稀土合金，由于激光熔覆过程中快速冷却的特性，使得样品熔覆区形成了多种第二相。其中引入的Y原子与Mg原子的大小差异，使得引入后发生晶格畸变，产生固溶强化作用使得样品的硬度得到提升，除此之外，硬质第二相Mg
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Y5及含Y相的形成也产生了第二相强化作用，且由于Mg
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Y5及含Y相含量的差异，第二相强化的作用大小不同，硬度提升的程度也不同。其中含Y相的减少会使得Mg
24
Y5第二相强化的效果增强，从而使得硬度的提升上有1～2倍的差距。而较少的Mg
24
Y5与β
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Li会使得耐磨性能得以提高。
附图说明
[0028]图1为实施例1中金相腐蚀后熔覆层与Mg
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5.5Li
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0.5Y合金基体界面处微观组织图。
[0029]图2为实施例2中激光熔覆处理前Mg
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8.5Li
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0.5Y合金基体磨损形貌图。
[0030]图3为实施例2中激光熔覆处理后Mg
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8.5Li
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0.5Y合金磨损形貌图。
[0031]图4为实施例2中激光熔覆处理前后Mg
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8.5Li
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0.5Y合金摩擦系数对比图，其中实线为激光熔覆处理前Mg
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8.5Li
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0.5Y合金摩擦系数曲线，虚线为激光熔覆处理后Mg
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8.5Li
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0.5Y合金摩擦系数曲线。
[0032]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种镁锂合金表面的高硬高耐磨镁稀土合金涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)粘接涂层原料：使用粘接剂将镁稀土合金粘在镁锂合金的表面，镁稀土合金的厚度为150～250μm；(2)干燥：将粘接镁稀土合金层的镁锂合金进行干燥，使得粘接剂干燥；(3)激光熔覆处理：采用激光器对干燥后的样品进行激光熔覆处理，激光功率50～100W，扫描速度4～8mm/s。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，镁锂合金粘接镁稀土合金之前先进行打磨去除表面氧化物以保证激光加工后表面质量的均匀性；镁稀土合金在粘接之前事先进行打磨以达到设定的厚度要求，然后用洗涤剂冲洗后备用；镁锂合金的厚度不低于2mm或3mm或4mm或5mm，优选为2～10mm或3～8mm或4～7mm或4～6mm；镁稀土合金的厚度为160～240μm或170～230μm或180～220μm；镁稀土合金的面积与要制备涂层的镁锂合金面积匹配，覆盖在整个镁锂合金面要制备涂层的表面上。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：按重量百分比计，所述镁锂合金包括：Li 2～13％，余量为Mg和不可避免的杂质；优选Li 3～13％或4～13％或4～12％或5～12％。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述镁锂合金为镁

【专利技术属性】
技术研发人员：郭非，王格格，李琪琪，麻彦龙，柴林江，蒋璐瑶，陈秋宇，唐渝，王靖之，李柯，
申请(专利权)人：重庆理工大学，
类型：发明
国别省市：