超音速喷涂Ni涂层增强复合铸造A356/AZ91D双金属力学性能研究

发布于2023-09-26 15:09:51 点击：0

镁合金由于密度低、高比强/刚度、减噪和减震性能好以及静电屏蔽性好等优点而具有巨大的潜力。然而，现有的镁合金存在绝对强度低和耐腐蚀性能差等缺点，限制了其广泛的应用。铝/镁双金属综合了铝和镁的优点，能够广泛应用于汽车、航空航天和武器装备等领域，以满足越来越高的综合性能需求。然而，由于铝/镁双金属的连接界面主要由Al-Mg金属间化合物组成，这些脆硬的金属间化合物急剧削弱了双金属的连接强度，从而限制了其应用和发展。因此，如何减少或消除这些有害的Al-Mg金属间化合物是铝/镁双金属领域的研究难点和热点。目前，通过在铝和镁的连接界面处引入其他涂层或夹层是一种常用和有效的方法，如Zn、Sn 、Al、 Mg-Al共晶合金、SiC、Al₂O₃、 Ni 、 Cu 、 CuNi、 Fe、 Ti 、Ag、 Ce、Zr等。其中，Ni涂层或夹层由于其低廉的成本和成熟的工艺常被用于焊接领域，但是在复合铸造领域的研究较少。超音速火焰喷涂(HVOF)是指将超音速熔融粒子射向被镀部件，其制备的涂层强度高、密度大、孔隙率低、氧化夹杂少，十分适合在固态铝合金表面制备高质量Ni涂层。然而，目前关于超音速喷涂Ni涂层及其厚度对铝/镁双金属的影响还未见报道。

最近，华中科技大学樊自田教授和蒋文明副教授课题组首次通过铝合金表面超音速喷涂Ni涂层的方式来改善消失模复合铸造A356/AZ91D双金属的性能。研究结果表明，当Ni涂层的厚度为45 μm时，Ni涂层和Al-Mg金属间化合物几乎全部消失，双金属界面层主要由Mg-Mg₂Ni共晶组织和Ni₂Mg₃Al颗粒组成，其硬度显著低于Al-Mg金属间化合物。双金属的最高剪切强度达到了61.1 MPa，相比于不含Ni涂层的双金属剪切强度提高了41.4%，其强度得到了显著改善，为铝/镁双金属更广泛的应用起到了积极的推动作用。