一种改善铝镁异质金属铆接头性能的激光熔覆粉料制造技术

本公开涉及轻质合金连接技术领域，具体为一种改善铝镁异质金属铆接头性能的激光熔覆粉料，包括如下重量百分数的原料Mg：1.3％～3.4％，Er：0.1～1.2％，Sm：0.2～0.9％，B

【技术实现步骤摘要】
一种改善铝镁异质金属铆接头性能的激光熔覆粉料
本专利技术涉及轻质合金连接
，具体为一种改善铝镁异质金属铆接头性能的激光熔覆粉料。
技术介绍
公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。能源短缺和环境污染是当今世界的突出问题，减轻自身重量成为汽车、航空航天等领域减少环境污染和节约能源的有效方法。据统计汽车质量每降低100千克，油耗就可减少0.7升。在航空航天器中，结构件重量的降低带来燃油费用的减少，则是汽车工业的100倍。高的比强度高、比刚度以及优异的电磁屏蔽性能抗辐射能力强，使得镁合金在航空、航天、电子、汽车和国防军事等领域具有广泛的应用，被誉为21世纪的绿色工程材料。在汽车领域，镁合金除可用作仪表盘基座、座位框架、方向盘轴、变速箱外壳等外，还被考虑用于发动机、汽车底盘等关键部位，在汽车领域具有广阔的应用前景。铆接技术是扩大铝、镁轻质合金应用的关键技术之一，该技术由于没有热输入、可有效避免热连接所引起的界面脆相、接头软化等问题，而被广泛应用于汽车制造。然而铝-镁铆接技术同时也存在塑性变形过程铆接头内部或底座易开裂，异质材料铆接易腐蚀、松动等问题。激光熔覆技术是二十世纪九十年代末出现的一项新兴技术，它是用高能量密度的激光束将不同成份的粉料与基体表面快速熔化，从而在基材表面形成一层与基材具有完全不同成份和性能的表面防护层。激光熔覆由于加热速度快、熔覆层的组织均匀致密，微观缺陷较少，性能优异。此外，激光熔覆对基材热影响小，不容易引起基材畸变，还具有绿色环保等优势。陶瓷粉末材料具有高硬度、高强度及较好的耐磨耐蚀性能，可作为增强粒子。目前国内外通过激光熔覆技术将陶瓷粉末作为增强相进行基材增强的研究还主要集中在钢材领域。
技术实现思路
为了解决铝-镁异质金属铆接头存在的突出问题，引入了激光熔覆技术对铝-镁异质金属铆接头进行补强及表面整体防护。基于铝-镁合金独特的物理化学性质，本公开提供了一种改善铝-镁异质金属铆接头性能的激光熔覆粉料，通过在铝-镁异质合金铆接头周边区域熔覆生成一种整体防护层，大幅改善了铝-镁异质合金铆接头的力学性能、耐磨性能及防腐性能。具体地，本公开的技术方案如下所述：在本公开的第一方面，本公开提供了一种改善铝镁异质金属铆接头性能的激光熔覆粉料，包括如下重量百分数的原料Mg：1.3％～3.4％，Er：0.1～1.2％，Sm：0.2～0.9％，B4C：0.5～4.7％，Si3N4：3.2～6.8％，ZrO2：2.3％～7.2％，Al为余量。在本公开的第二方面，本公开提供了一种改善铝镁异质金属铆接头性能的激光熔覆粉料，包括：采用机械方法对铝-镁异质金属铆接件进行表面处理，使其表面平整，连接处平稳过渡，便于激光熔覆；选用上述的激光熔覆粉料对铝-镁异质金属铆接件的连接区进行激光熔覆。在本公开的第三方面，本公开提供了一种改善铝镁异质金属铆接头性能的激光熔覆粉料和/或一种激光熔覆成形改善铝-镁异质金属铆接头的方法在轻质合金连接
中的应用。本公开中的一个或多个技术方案具有如下有益效果：(1)、B4C，Si3N4，ZrO2陶瓷粉末颗粒，具有硬度高、耐磨性好等特点，能够极大提升熔覆层的耐磨性能，但脆性较大、单独使用容易开裂甚至剥落。(2)、以Al作为主粘结剂，并添加一定量的Mg来调节Al/Mg比控制析出强化相的析出种类；添加稀土元素Er、Sm，可改善激光熔覆层的晶粒尺寸、形貌和原位自生析出强化相的分布形态。该金属-陶瓷混合粉料，能够在保持B4C，Si3N4，ZrO2颗粒原有陶瓷性能的同时，大幅提高熔覆粉料与铝、镁基体的浸润性能，使得熔覆粉料与铝、镁基体都能产生良好的结合力。而Er、Sm稀土元素则能够在激光熔覆过程中，大幅细化熔覆层及基体表面重熔铝、镁合金的晶粒尺寸，提高熔覆层的力学性能。(3)、利用上述激光熔覆粉料进行连接处理，所得防护层组织致密，晶粒细小，并含有纳米级增强相，可大幅提高铝-镁异质金属铆接头的力学性能、耐磨性能及抗腐蚀性能，对于扩大铝、镁合金的工程化应用具有重要意义。附图说明构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。以下，结合附图来详细说明本公开的实施方案，其中：图1是实施例1利用激光熔覆技术将所配金属-陶瓷混合粉料在5154-AZ31铝-镁异质金属铆接头表面进行整体熔覆后的微观组织图；图2是实施例2利用激光熔覆技术将所配金属-陶瓷混合粉料在5052-AM60铝-镁异质金属铆接头表面进行熔覆后的微观组织图。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本公开。应理解，这些实施例仅用于说明本公开而不用于限制本公开的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。本专利技术所使用的试剂或原料均可通过常规途径购买获得，如无特殊说明，本专利技术所使用的试剂或原料均按照本领域常规方式使用或者按照产品说明书使用。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本专利技术方法中。文中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作和/或它们的组合。正如
技术介绍
所介绍的，铝-镁铆接过程中存在塑性变形过程铆接头内部或底座易开裂，异质材料铆接易腐蚀、松动等问题，为了解决上述问题，本公开提供了一种改善铝-镁异质金属铆接头性能的激光熔覆粉料。在本公开的一种实施方式中，提供了一种改善铝镁异质金属铆接头性能的激光熔覆粉料，包括如下重量百分数的原料Mg：1.3％～3.4％，Er：0.1～1.2％，Sm：0.2～0.9％，B4C：0.5～4.7％，Si3N4：3.2～6.8％，ZrO2：2.3％～7.2％，Al为余量。进一步地，所述激光熔覆粉料由以下重量百分数的原料组成：Mg：1.3％～2.7％，Er：0.1～0.6％，Sm：0.6～0.9％，B4C：0.5～2.4％，Si3N4：5.1～6.8％，ZrO2：2.3％～4.6％，Al为余量。进一步地，所述激光熔覆粉料由以下重量百分数的原料组成：Mg：2.7％～3.4％，Er：0.6～1.2％，Sm：0.2～0.6％，B4C：2.4～4.7％，Si3N4：3.2～5.1％，ZrO2：4.6％～7.2％，Al为余量。进一步地，所述激光熔覆粉料满足以下条件：Er+Sm＞1.2％，B4C+Si3N4+ZrO2＞11％，重量百分数。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改善铝镁异质金属铆接头性能的激光熔覆粉料，其特征是，包括如下重量百分数的原料Mg：1.3％～3.4％，Er：0.1～1.2％，Sm：0.2～0.9％，B

【技术特征摘要】
1.一种改善铝镁异质金属铆接头性能的激光熔覆粉料，其特征是，包括如下重量百分数的原料Mg：1.3％～3.4％，Er：0.1～1.2％，Sm：0.2～0.9％，B4C：0.5～4.7％，Si3N4：3.2～6.8％，ZrO2：2.3％～7.2％，Al为余量。


2.一种改善铝镁异质金属铆接头性能的激光熔覆粉料，其特征是，所述激光熔覆粉料由以下重量百分数的原料组成：Mg：1.3％～2.7％，Er：0.1～0.6％，Sm：0.6～0.9％，B4C：0.5～2.4％，Si3N4：5.1～6.8％，ZrO2：2.3％～4.6％，Al为余量。


3.一种改善铝镁异质金属铆接头性能的激光熔覆粉料，其特征是，所述激光熔覆粉料由以下重量百分数的原料组成：Mg：2.7％～3.4％，Er：0.6～1.2％，Sm：0.2～0.6％，B4C：2.4～4.7％，Si3N4：3.2～5.1％，ZrO2：4.6％～7.2％，Al为余量。


4.权利要求1-3任一项所述的一种改善铝镁异质金属铆接头性能的激光熔覆粉料，其特征是，所述激光熔覆粉料满足以下条件：Er+Sm＞1.2％，B4C+Si3N4+ZrO2＞11％，重量百分数。


5.权利要求1-3任一项所述的一种改善铝镁异质金属铆接头性能的激光熔覆粉料，其特征是，所述激光熔覆粉料粒径60～160μm。


6.一种激光熔覆成形改善铝-镁异质金属铆接头的方法，其特征是，包括：
采用机械方法对铝-镁异质金属铆接件进行表面处理，使其表面平整，连接处平稳过渡，便于激光熔覆...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洪涛，齐志峰，晁延吉，周吉学，李涛，刘运腾，杨化冰，吴建华，王娜娜，马百常，王西涛，
申请(专利权)人：山东省科学院新材料研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37