稀土及激光熔覆对AlSi5Cu1Mg合金的微观组织及性能研究

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本文研究了AlSi5Cu1Mg合金中添加不同含量的稀土La铸造制成AlSi5Cu1Mg+x La(x=0,0.3 0.6 0.9wt.%)合金。然后分别对AlSi5Cu1Mg+x La合金进行微观组织,硬度,拉伸性能及腐蚀性能测试。随后采用不同激光扫描速率(150mm/min,200mm/min,250mm/min,300mm/min)在AlSi5Cu1Mg基材表面激光熔覆Ni60+20wt.%WC粉末。随后对不同扫描速率时的熔覆层进行微观组织观察,硬度及腐蚀性能测试。研究结果表明:随着La含量从0增加到0.9wt.%,AlSi5Cu1Mg+x La合金的微观结构由粗糙转变为细腻。当稀土La的含量增加到0.6wt.%时,AlSi5Cu1Mg+0.6La合金的硬度值达到97.1HV,此时达到本次试验分组中的硬度最大值,相对于AlSi5Cu1Mg基体的硬度提高了23.2%。此时,AlSi5Cu1Mg+0.6La合金的抗拉强度为224.13MPa,延伸率为4.82%,此时其抗拉强度和延伸率相对于AlSi5Cu1Mg基体合金分别提高了26.99%和29.91%。AlSi5Cu1Mg合金的电化学测试和3.5wt.%NaCl溶液浸泡试验结果表明,AlSi5Cu1Mg+0.6La合金具有最高的腐蚀电位值Ecorr(-591mV vs.SCE)和最低的腐蚀电流密度值Icorr(22μA/cm2)。AlSi5Cu1Mg+x La合金的耐蚀性与其微观结构密切相关。AlSi5Cu1Mg+0.6La样品由于其良好的细胞结构和被La元素包覆的阴极相,表现出最高的耐蚀性。La的覆盖膜阻碍了腐蚀电子在阴极和阳极之间流动。因此,在电化学测量中,AlSi5Cu1Mg+0.6La合金的腐蚀电流密度仅为基体合金的40%左右。激光扫描速率为150mm/min时,熔覆层WC颗粒分散均匀,但熔覆层中产生了大量的微裂纹。激光扫描速率为250mm/min时,WC颗粒均匀分布在熔覆层中间以及底部,熔覆层中无明显微裂纹,此时熔覆层稀释率为24%。WC颗粒与熔覆层Ni基合金产生了元素相互扩散现象,形成了良好的冶金结合。熔覆层从顶部到基材的的硬度值呈先增加后减小的趋势。顶部(约0275μm部分)的显微硬度平均值约为647.5693.1HV,约为AlSi5Cu1Mg合金基体硬度值(78.8HV)的9倍。熔覆层中部(约275616μm部分)的显微硬度平均值约为846.9HV,约为AlSi5Cu1Mg合金基体硬度值(78.8HV)的11倍。电化学测试结果显示,250mm/min时的熔覆层的腐蚀电位Ecorr约为-318.09mV,比AlSi5Cu1Mg基材的腐蚀电位提高了309.80mV。腐蚀电流密度Icoor为12.33μA/cm2,腐蚀电流密度约为AlSi5Cu1Mg基材的20.97%。
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