CN115354320B - 一种强化铝合金表面耐磨性能的方法 - Google Patents
一种强化铝合金表面耐磨性能的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115354320B CN115354320B CN202211068868.6A CN202211068868A CN115354320B CN 115354320 B CN115354320 B CN 115354320B CN 202211068868 A CN202211068868 A CN 202211068868A CN 115354320 B CN115354320 B CN 115354320B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- coating
- aluminum alloy
- laser
- strengthening
- wear resistance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 61
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 86
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 86
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims abstract description 19
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 18
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 36
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 claims description 18
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 17
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 16
- 238000004372 laser cladding Methods 0.000 claims description 14
- HZEWFHLRYVTOIW-UHFFFAOYSA-N [Ti].[Ni] Chemical compound [Ti].[Ni] HZEWFHLRYVTOIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000004321 preservation Methods 0.000 claims description 12
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 11
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 claims description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 9
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 6
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 5
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 5
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 abstract description 11
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 6
- 239000000956 alloy Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 5
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 5
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 238000000861 blow drying Methods 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 3
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 description 3
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000009750 centrifugal casting Methods 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000003562 lightweight material Substances 0.000 description 1
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
- C23C24/08—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat
- C23C24/10—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat with intermediate formation of a liquid phase in the layer
- C23C24/103—Coating with metallic material, i.e. metals or metal alloys, optionally comprising hard particles, e.g. oxides, carbides or nitrides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/14—Treatment of metallic powder
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
- B22F9/04—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/36—Removing material
- B23K26/362—Laser etching
- B23K26/364—Laser etching for making a groove or trench, e.g. for scribing a break initiation groove
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
- B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F3/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by special physical methods, e.g. treatment with neutrons
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
- B22F9/04—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling
- B22F2009/043—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling by ball milling
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
本发明提供了一种强化铝合金表面耐磨性能的方法,属于铝合金材料加工技术领域。在本发明中,采用飞秒激光技术在铝合金板料上产生沟槽形貌刻蚀,然后在沟槽的形貌上熔覆具有较好结合性能的铝基复合强化涂层,由于涂层熔覆在沟槽形貌的工件表面,所以涂层与工件表面能够产生紧密的结合,再对涂层表面开展小压下量的轧制变形,由于涂层与基体结合紧密且具有相同的基体成分,所以变形后的涂层并不会脱落且可达到对铸态涂层组织的形变强化,最后对耐磨涂层表面开展激光冲击达到对涂层表面的平整处理和强化,处理后的耐磨涂层不易产生裂纹源。因此,本技术发明能够实现对铝合金表面的有效强化,制备的涂层与基体之间能够形成紧密的结合而不脱落,涂层组织致密并能够显著提升铝合金表面的耐磨性能。
Description
技术领域
本发明属于铝合金材料加工技术领域,涉及一种强化铝合金表面耐磨性能的方法。
背景技术
铝合金作为重要的轻量化材料之一,具有密度小、比强度高、塑性和延展性好、无磁性、导电导热性良好、低温性能好等众多优点,在汽车、航空、航天领域具有广泛的应用。然而,铝合金运动副常由于硬度较低、表面自然形成氧化膜过薄且不均匀等因素,导致零件表面磨损失效,极大地限制了整机的服役寿命和可靠性,同时限制了铝合金基体在部分中高载荷、中高温及腐蚀磨损等工况下的应用。因此,近年来,如何进一步提升铝合金的表面性能逐渐成为一个重要的研究方向。
采用粉末冶金、离心铸造等各种加工技术或选用力学性能更优的铝合金基材,均可在不影响零件构型设计的前提下,提升其摩擦学性能。然而,改变基材成本较高,并且新型材料研发相对时间较长,不利于汽车零部件轻量化工艺研究的快速发展。通过对运动部件的工作状态及失效形式的分析可知,磨损等损伤失效主要发生在零件表面。因而采用先进的表面工程技术(如表面改性、表面涂覆等),对铝合金表面进行性能强化,可在不改变原有基材几何与材料学等特性的前提下,极大提升零件的综合服役性能,充分提高其抵抗工作环境作用的能力。采用激光熔覆技术在铝合金表面制备强化涂层是强化铝合金耐磨性能最有效的方式之一,但现有技术制备的涂层易发生脱落,且涂层组织为铸态组织,易存在气孔和疏松等缺陷,制约了铝合金耐磨性能的大幅度提高。
发明内容
针对现有技术中存在不足,本发明提供了一种强化铝合金表面耐磨性能的方法。在本发明中,采用飞秒激光技术在铝合金板料上产生沟槽形貌刻蚀,然后在沟槽的形貌上熔覆具有较好结合性能的铝基复合强化涂层,由于涂层熔覆在沟槽形貌的工件表面,所以涂层与工件表面能够产生紧密的结合,再对涂层表面开展小压下量的轧制变形,由于涂层与基体结合紧密且具有相同的基体成分,所以变形后的涂层并不会脱落且可达到对铸态涂层组织的形变强化,最后对耐磨涂层表面开展激光冲击达到对涂层表面的平整处理和强化,处理后的耐磨涂层不易产生裂纹源。因此,本技术发明能够实现对铝合金表面的有效强化,制备的涂层与基体之间能够形成紧密的结合而不脱落,涂层组织致密并能够显著提升铝合金表面的耐磨性能。
本发明提供了一种强化铝合金表面耐磨性能的方法,具体包括如下步骤:
(1)将铝合金板料固定在电脑控制的位移平台上,进行飞秒激光“井”型微纳刻蚀加工,得到具有一定刻蚀痕迹的沟槽形貌;
(2)将真空雾化的颗粒强化相与铝合金粉末进行球磨混粉,球磨速度为100r/min,球磨时间为6h,获得均匀的铝基复合粉末;
(3)在氩气保护氛围下,采取超声辅助激光熔覆方式利用步骤(2)制备的粉末熔覆在步骤(1)制备的铝合金板料表面获得颗粒强化铝基复合涂层;
(4)将步骤(3)得到的涂层板料放入去离子水中超声清洗和吹干,将其固定在轧机工作平台上,接着进行轧制、入炉保温及冷却,然后去除氧化层;
(5)将步骤(4)获得的板料置于激光冲击加工平台上,激光冲击组件置于板料上方,激光冲击组件发射出激光束辐照在约束层上并对板料激光冲击,获得成品。
进一步地,步骤(1)中,所述飞秒激光微纳刻蚀加工工艺参数为:中心波长为800nm,脉冲宽度为100~200fs,重复频率为20~40kHz,扫描速度为200~300mm/s,扫描线间距为10~30μm,步进为2~4μm,飞秒激光的光斑直径为40~50μm。
进一步地,步骤(2)中,颗粒强化相与铝合金粉末的质量比为1:2~10。
进一步地,步骤(3)中,超声频率为20kHZ,激光熔覆的工艺参数如下:激光功率为800~1500W,光斑直径2~6mm,扫描速度5~10mm/s,搭接率40~60%,送粉速度6~14g/min。
进一步地,步骤(4)中,所述的热轧温度为400~480℃,轧制压下量为10~20%。
进一步地,步骤(4)中,所述轧后热处理条件为:热轧后以20~30℃/s速度加热至400~480℃保温,保温25~35min后水冷至室温。
进一步地,步骤(5)中,所述的激光冲击工艺参数如下:激光脉冲宽度为30ns~50ns,激光能量为20J~80J,激光波长为1064mm,光斑直径为2mm~6mm,搭接率为40~50%。
与现有技术相比,本发明的有益效果在于:
本发明制备得到一种强化铝合金表面耐磨性能的方法,所述铝基复合涂层的室温摩擦磨损系数为0.45~0.56,质量磨损率为3.1×10-5~3.7×10-5g/m,耐磨性能得到了显著提升,能大幅度提高铝合金工件的服役寿命。
现有技术制备的强化涂层易发生脱落,且涂层组织主要为铸态组织并存在气孔和疏松等缺陷,制约了铝合金耐磨性能的大幅度提高。针对现有技术中存在不足,本发明提供了一种强化铝合金表面耐磨性能的方法。在本发明中,采用飞秒激光技术在铝合金板料上产生沟槽形貌刻蚀,然后在沟槽的形貌上熔覆强化涂层,由于涂层熔覆在沟槽形貌的工件表面,涂层与工件表面能够产生紧密的结合,再对涂层表面开展小压下量的轧制变形,由于涂层与基体结合紧密且具有相同的基体成分,所以变形后的涂层并不会脱落且可达到对铸态涂层组织的形变强化,最后对耐磨涂层表面开展激光冲击达到对涂层表面的平整处理和强化,处理后的耐磨涂层不易产生裂纹源。因此,本技术发明能够实现对铝合金表面的有效强化,制备的涂层与基体之间能够形成紧密的结合而不脱落,涂层组织致密并能够显著提升铝合金表面的耐磨性能。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的钛镍颗粒强化6系铝基复合涂层微观组织形貌图。
实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明,但本发明的保护范围并不限于此。
本实施例涉及的铝基复合粉末涂层为钛镍颗粒强化6系铝基复涂层。钛镍合金、6系铝合金为本领域广泛应用的公知材料。
实施例1:
(1)将铝合金板料固定在电脑控制的位移平台上,进行飞秒激光“井”型微纳刻蚀加工,得到具有一定刻蚀痕迹的沟槽形貌,飞秒激光微纳刻蚀加工工艺参数为:中心波长为800nm,脉冲宽度为100fs,重复频率为30kHz,扫描速度为200mm/s,扫描线间距为20μm,步进为3μm,飞秒激光的光斑直径为40μm;
(2)将真空雾化的钛镍颗粒强化相与6系铝合金粉末进行球磨混粉,球磨速度为100r/min,球磨时间为6h,获得均匀的铝基复合粉末,钛镍颗粒强化相与6系铝合金粉末的质量比为1: 10;
(3)在氩气保护氛围下,采取超声辅助激光熔覆方式利用步骤(2)制备的粉末熔覆在步骤(1)制备的铝合金板料表面获得颗粒强化铝基复合涂层,超声频率为20kHZ,激光熔覆的工艺参数如下:激光功率为1200W,光斑直径4mm,扫描速度8mm/s,搭接率50%,送粉速度10g/min;
(4)将步骤(3)得到的涂层板料放入去离子水中超声清洗和吹干,将其固定在轧机工作平台上,接着进行轧制、入炉保温及冷却,然后去除氧化层,热轧温度为420℃,轧制压下量为10%,热轧后以20℃/s速度加热至420℃保温,保温30min后水冷至室温;
(5)将步骤(4)获得的板料置于激光冲击加工平台上,激光冲击组件置于板料上方,激光冲击组件发射出激光束辐照在约束层上并对板料激光冲击,获得成品,激光冲击工艺参数如下:激光脉冲宽度为40ns,激光能量为50J,激光波长为1064mm,光斑直径为4mm,搭接率为40%。
对制备得到的涂层进行微观组织表征及室温摩擦磨损性能测试,涂层中的组织致密和强化相分布均匀,耐磨涂层的室温摩擦磨损系数为0.45,质量磨损率为3.1×10-5g/m。
实施例2:
与实施例1基本相同,但有以下改变:步骤(3)的激光熔覆功率为1800W。
对制备得到的涂层进行室温摩擦磨损性能测试,耐磨涂层的室温摩擦磨损系数为0.56,质量磨损率为3.7×10-5g/m。
实施例3:
与实施例1基本相同,但有以下改变:步骤(4)的热轧温度为460℃。
对制备得到的涂层进行室温摩擦磨损性能测试,耐磨涂层的室温摩擦磨损系数为0.51,质量磨损率为3.5×10-5g/m。
实施例4:
与实施例1基本相同,但有以下改变:步骤(5)的激光冲击强化的搭接率为50%。
对制备得到的涂层进行室温摩擦磨损测试,耐磨涂层的室温摩擦磨损系数为0.49,质量磨损率为3.2×10-5g/m。
对比例1:
(1)将真空雾化的钛镍颗粒强化相与6系铝合金粉末进行球磨混粉,球磨速度为100r/min,球磨时间为6h,获得均匀的铝基复合粉末,钛镍颗粒强化相与6系铝合金粉末的质量比为1: 10;
(2)在氩气保护氛围下,采取超声辅助激光熔覆方式利用步骤(1)制备的粉末熔覆在铝合金板料表面获得颗粒强化铝基复合涂层,超声频率为20kHZ,激光熔覆的工艺参数如下:激光功率为1200W,光斑直径4mm,扫描速度8mm/s,搭接率50%,送粉速度10g/min;
(3)将步骤(2)得到的涂层板料放入去离子水中超声清洗和吹干,将其固定在轧机工作平台上,接着进行轧制、入炉保温及冷却,然后去除氧化层,热轧温度为420℃,轧制压下量为10%,热轧后以20℃/s速度加热至420℃保温,保温30min后水冷至室温;
(4)将步骤(3)获得的板料置于激光冲击加工平台上,激光冲击组件置于板料上方,激光冲击组件发射出激光束辐照在约束层上并对板料激光冲击,获得成品,激光冲击工艺参数如下:激光脉冲的宽度为40ns,激光能量为50J,激光波长为1064mm,光斑直径为4mm,搭接率为40%。
对制备得到的涂层进行室温摩擦磨损测试,耐磨涂层的室温摩擦磨损系数为0.75,质量磨损率为6.7×10-5g/m。
对比例2:
(1)将铝合金板料固定在电脑控制的位移平台上,进行飞秒激光“井”型微纳刻蚀加工,得到具有一定刻蚀痕迹的沟槽形貌,飞秒激光微纳刻蚀加工工艺参数为:中心波长为800nm,脉冲宽度为100fs,重复频率为30kHz,扫描速度为200mm/s,扫描线间距为20μm,步进为3μm,飞秒激光的光斑直径为40μm;
(2)将真空雾化的钛镍颗粒强化相与6系铝合金粉末进行球磨混粉,球磨速度为100r/min,球磨时间为6h,获得均匀的铝基复合粉末,钛镍颗粒强化相与6系铝合金粉末的质量比为1: 10;
(3)在氩气保护氛围下,采取超声辅助激光熔覆方式利用步骤(2)制备的粉末熔覆在步骤(1)制备的铝合金板料表面获得颗粒强化铝基复合涂层,超声频率为20kHZ,激光熔覆的工艺参数如下:激光功率为1200W,光斑直径4mm,扫描速度8mm/s,搭接率50%,送粉速度10g/min;
(4)将步骤(3)获得的板料置于激光冲击加工平台上,激光冲击组件置于板料上方,激光冲击组件发射出激光束辐照在约束层上并对板料激光冲击,获得成品,激光冲击工艺参数如下:激光脉冲宽度为40ns,激光能量为50J,激光波长为1064mm,光斑直径为4mm,搭接率为40%。
对制备得到的涂层进行室温摩擦磨损测试,耐磨涂层的室温摩擦磨损系数为0.66,质量磨损率为5.6×10-5g/m。
对比例3:
(1)将铝合金板料固定在电脑控制的位移平台上,进行飞秒激光“井”型微纳刻蚀加工,得到具有一定刻蚀痕迹的沟槽形貌,飞秒激光微纳刻蚀加工工艺参数为:中心波长为800nm,脉冲宽度为100fs,重复频率为30kHz,扫描速度为200mm/s,扫描线间距为20μm,步进为3μm,飞秒激光的光斑直径为40μm;
(2)将真空雾化的钛镍颗粒强化相与6系铝合金粉末进行球磨混粉,球磨速度为100r/min,球磨时间为6h,获得均匀的铝基复合粉末,钛镍颗粒强化相与6系铝合金粉末的质量比为1: 10;
(3)在氩气保护氛围下,采取超声辅助激光熔覆方式利用步骤(2)制备的粉末熔覆在步骤(1)制备的铝合金板料表面获得颗粒强化铝基复合涂层,超声频率为20kHZ,激光熔覆的工艺参数如下:激光功率为1200W,光斑直径4mm,扫描速度8mm/s,搭接率50%,送粉速度10g/min;
(4)将步骤(3)得到的涂层板料放入去离子水中超声清洗和吹干,将其固定在轧机工作平台上,接着进行轧制、入炉保温及冷却,然后去除氧化层,热轧温度为420℃,轧制压下量为10%,热轧后以20℃/s速度加热至420℃保温,保温30min后水冷至室温,获得成品。
对制备得到的涂层进行室温摩擦磨损测试,耐磨涂层的室温摩擦磨损系数为0.62,质量磨损率为4.8×10-5g/m。
所述实施例为本发明的优选的实施方式,但本发明并不限于上述实施方式,在不背离本发明的实质内容的情况下,本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种强化铝合金表面耐磨性能的方法,其特征在于,具体包括如下步骤:
(1)将铝合金板料固定在电脑控制的位移平台上,进行飞秒激光“井”型微纳刻蚀加工,得到具有一定刻蚀痕迹的沟槽形貌,所述飞秒激光微纳刻蚀加工工艺参数为:中心波长为800nm,脉冲宽度为100~200fs,重复频率为20~40kHz,扫描速度为200~300mm/s,扫描线间距为10~30μm;
(2)将真空雾化的钛镍颗粒强化相与6系铝合金粉末进行球磨混粉,钛镍颗粒强化相与6系铝合金粉末的质量比为1:2~10,球磨速度为100r/min,球磨时间为6h,获得均匀的铝基复合粉末;
(3)在氩气保护氛围下,采取超声辅助激光熔覆方式利用步骤(2)制备的粉末熔覆在步骤(1)制备的铝合金板料表面获得颗粒强化铝基复合涂层,超声频率为20kHZ,激光熔覆工艺参数如下:激光功率为800~1500W,光斑直径2~6mm,扫描速度5~10mm/s,搭接率为40~60%,送粉速度为6~14g/min;
(4)将步骤(3)得到的涂层板料放入去离子水中超声清洗和吹干,将其固定在轧机工作平台上,接着进行400~480℃的热轧,轧制的压下量为10~20%,然后入炉保温及冷却,最后去除氧化层;
(5)将步骤(4)获得的板料置于激光冲击加工平台上,激光冲击组件置于板料上方,激光冲击组件发射出激光束辐照在约束层上并对板料激光冲击,获得成品,所述的激光冲击工艺参数为:激光脉冲宽度为30ns~50ns,激光能量为20J~80J,激光波长为1064mm。
2.根据权利要求1所述的一种强化铝合金表面耐磨性能的方法,其特征在于,步骤(1)中,所述飞秒激光微纳刻蚀加工的步进为2~4μm,光斑直径为40~50μm。
3.根据权利要求1所述的一种强化铝合金表面耐磨性能的方法,其特征在于,步骤(4)中,所述轧后保温及冷却的工艺参数为:热轧后以20~30℃/s速度加热至400~480℃保温,保温25~35min后水冷至室温。
4.根据权利要求1所述的一种强化铝合金表面耐磨性能的方法,其特征在于,步骤(5)中,激光冲击的光斑直径为2mm~6mm,搭接率为40~50%。
5.根据权利要求1~4任一项所述的强化铝合金表面耐磨性能的方法,其特征在于,所述铝合金表面的摩擦磨损系数为0.45~0.56,质量磨损率为3.1×10-5~3.7×10-5g/m。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202211068868.6A CN115354320B (zh) | 2022-08-31 | 2022-08-31 | 一种强化铝合金表面耐磨性能的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202211068868.6A CN115354320B (zh) | 2022-08-31 | 2022-08-31 | 一种强化铝合金表面耐磨性能的方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN115354320A CN115354320A (zh) | 2022-11-18 |
CN115354320B true CN115354320B (zh) | 2023-10-27 |
Family
ID=84005950
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202211068868.6A Active CN115354320B (zh) | 2022-08-31 | 2022-08-31 | 一种强化铝合金表面耐磨性能的方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN115354320B (zh) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107236950A (zh) * | 2017-06-02 | 2017-10-10 | 温州大学 | 提高高温干摩擦条件下阀杆表面耐磨性的方法 |
CN108315711A (zh) * | 2018-02-26 | 2018-07-24 | 南京航空航天大学 | 一种提高掺硼金刚石电极膜基结合性能的纳秒激光基体预处理方法 |
CN112323061A (zh) * | 2020-10-27 | 2021-02-05 | 武汉飞能达激光技术有限公司 | 一种高效率制备高性能涂覆层的方法及装置 |
CN113278961A (zh) * | 2021-04-15 | 2021-08-20 | 江苏大学 | 一种提高铝合金耐磨性的方法 |
CN113737062A (zh) * | 2021-08-31 | 2021-12-03 | 江苏大学 | 一种钛镍合金颗粒增强铝基复合材料及其制备方法 |
-
2022
- 2022-08-31 CN CN202211068868.6A patent/CN115354320B/zh active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107236950A (zh) * | 2017-06-02 | 2017-10-10 | 温州大学 | 提高高温干摩擦条件下阀杆表面耐磨性的方法 |
CN108315711A (zh) * | 2018-02-26 | 2018-07-24 | 南京航空航天大学 | 一种提高掺硼金刚石电极膜基结合性能的纳秒激光基体预处理方法 |
CN112323061A (zh) * | 2020-10-27 | 2021-02-05 | 武汉飞能达激光技术有限公司 | 一种高效率制备高性能涂覆层的方法及装置 |
CN113278961A (zh) * | 2021-04-15 | 2021-08-20 | 江苏大学 | 一种提高铝合金耐磨性的方法 |
CN113737062A (zh) * | 2021-08-31 | 2021-12-03 | 江苏大学 | 一种钛镍合金颗粒增强铝基复合材料及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
铝合金表面激光熔覆强化涂层组织与性能研究现状;何龙;王小龙;谭华;林炎炎;谭业发;;热加工工艺(第02期);第28-33页 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN115354320A (zh) | 2022-11-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102079013A (zh) | 铝合金激光焊接方法 | |
CN107723701A (zh) | 超高强度钢起落架构件裂纹的电磁搅拌激光熔覆修复方法 | |
CN109158831A (zh) | 一种激光辅助超声滚压表面改性的方法 | |
CN103695939A (zh) | 一种超大型剪切装备刀具的激光修复再制造方法 | |
CN113122840A (zh) | 一种强韧耐磨强化层及其制备方法 | |
CN106480363A (zh) | 30CrMnSiNi2A钢用激光熔覆粉末及制备方法 | |
CN115354320B (zh) | 一种强化铝合金表面耐磨性能的方法 | |
CN114481118A (zh) | 一种大气环境下激光熔覆修复铝合金的方法 | |
CN107199402A (zh) | 激光复合诱导球墨铸铁构件表面原位自生石墨烯的方法 | |
WO2019214434A1 (zh) | 一种复合涂层的超声波及退火辅助的激光熔覆装置与方法 | |
CN113278960B (zh) | 一种新型等离子堆焊Fe-Mo2FeB2过渡层的制备方法 | |
CN113862664A (zh) | 一种脉冲电流复合能场辅助激光熔覆的方法和装置 | |
CN111118367B (zh) | 一种难熔金属钼合金表面硅化物涂层的修复方法 | |
CN1660537A (zh) | 一种用于钛合金激光焊接的活性剂使用方法 | |
CN112760637A (zh) | 一种失效的燃气轮机叶片再制造修复方法 | |
CN111748811B (zh) | 一种牵引电机转子表面强化防腐处理工艺 | |
CN112548104B (zh) | 一种降低模具钢激光增材修复过程中热裂敏感性的方法 | |
CN114807793A (zh) | 一种增材制造Al-Mg-Sc合金的热处理工艺 | |
CN113403617A (zh) | 一种镍基合金增材制造的方法 | |
CN113293367A (zh) | 一种提高制动盘热疲劳性能的方法 | |
CN114505493B (zh) | 一种气氛保护条件下的小光斑激光增材修复7系铝合金的方法 | |
CN116275102B (zh) | 一种飞机弹射座椅摇臂的快速成形方法 | |
CN115354318B (zh) | 一种高耐磨Ni60基复合梯度涂层及制备方法 | |
CN111069703B (zh) | 一种焊接接头疲劳延寿方法 | |
CN117428204A (zh) | 高承载滑动轴承耐磨层的制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
TR01 | Transfer of patent right | ||
TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20240108 Address after: 115000 Binhai Industrial Park, Bayuquan District, Yingkou, Liaoning Province (Hongqi Town Jintun Village FQHBHZ No. 20111180004) Patentee after: Yingkou Huida Electromechanical Manufacturing Co.,Ltd. Address before: 212009 No. 301, Xuefu Road, Zhenjiang, Jiangsu Patentee before: JIANGSU University |