● 摘要
本文采用激光表面处理技术对合金进行表面非晶化处理,系统地研究了利用激光制备非晶合金表面以及激光处理后合金表面、过渡区域的硬度和腐蚀行为。通过对这一领域的研究,建立了Al基、Fe基、Ni基非晶合金表面形成的工艺参数条件,研究了利用激光制备非晶合金的形成与激光工艺参数的选择的关系;分析了非晶表层与晶体基体之间过渡区域非晶-晶体复合相的组织结构和形成的热力学和动力学原因;合金表面的硬度和腐蚀行为与结构的关系及其在侵蚀环境下合金服役的安全性问题。
首先,利用激光表面处理的方法在Al基、Fe基、Ni基合金表面制备了非晶合金表层,研究了利用激光制备非晶合金表层的形成与激光工艺参数的选择之间的关系。实验表明,激光工艺参数对非晶合金的形成具有重要的影响,合金表面非晶层的形成,主要受激光加载电压以及激光扫描速度的影响,提高加载电压有利于合金充分熔化,提高扫描速度有利于增加冷却速率,只有二者同时匹配才可形成非晶合金表面。同时,合金的非晶形成能力、熔点、组织和成分的不均匀性都是能否利用激光制备非晶合金过程中的影响因素。
其次,对激光处理晶体合金得到的非晶合金表层及具有不同结构的过渡层进行了 硬度和耐腐蚀性能的研究。合金基体不同,其过渡层的复合组织结构也有差异,普遍存在非晶-晶体的复合相,而晶体相的含量和晶粒的大小、分布有差别。激光表面处理后非晶合金表层具有更高的耐点蚀能力和低的自腐蚀速率,但是受加工工艺的局限性影响,表面可能出现的微小裂纹对合金表面的硬度、腐蚀行为有较大影响。非晶表层通常对裂纹有较强的抵抗性,合金激光表面处理后不同深度的腐蚀行为依赖于该层的状态和组织结构。
综上所述,利用激光表面处理技术可制备大面积的耐腐蚀非晶合金涂层,研究与评价了该涂层的形成机理与性能,揭示了结构与性能之间的内在关系,具有重要的科学意义和应用价值。
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