ZM5铸造镁合金激光表面修复与强化.pdf

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1、ZM5铸造镁合金激光表面修复与强化（申请上海交通大学硕士学位）硕士生：陈宏学号：1120509041学科专业：材料科学与工程导师：吴毅雄（教授）李铸国（教授）上海交通大学材料科学与工程学院二零一五年一月RepairingandStrengtheningofZM5MagnesiumAlloybyLaserSurfaceWeldingADissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofMasterCandidate:HongCHENSpecialty:MaterialScienceandEngineer

2、ingSupervisor:Prof.YixiongWUProf.ZhuguoLISchoolofMaterialScienceandEngineeringShanghaiJiaoTongUniversityShanghai,P.R.ChinaJan,2015上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明••所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研宄做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者

3、签名:曰期：声年I月曰上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在_年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保(请在以上方框内打“V”）指导教师签名曰期••声I月曰斯年/月d曰摘要ZM5铸造镁合金激光表面修复与强化摘要ZM5铸造镁合金密度小、比强度高、减震性好，应用领域不断扩大，但铸造过程中易产生表面缺陷，且耐

4、热性不佳，制约了在实际生产中的更广泛应用。本文利用光纤激光作为焊接热源、氩气为保护气，以旁轴送丝的方式在ZM5铸造镁合金表面制备激光堆焊涂层。研究激光堆焊工艺参数对堆焊焊缝成形、缺陷等的影响规律，并优化激光堆焊工艺，获取成形良好无缺陷的激光堆焊涂层。研究添加稀土元素Gd对ZM5铸造镁合金激光堆焊涂层的显微组织、力学性能的影响，为扩大镁合金的激光表面改性提供实践经验和技术支持。系统地研究和分析了ZM5铸造镁合金激光堆焊涂层的焊接工艺，包括离焦量、焊接速度、激光功率、送丝速度等工艺参数，以及焊缝成形、稀释率、表面交角、显微硬度等因素，确定激光堆焊最佳工艺参数为：离焦量+20mm

5、、焊接速度0.5m/min、激光功率2300W、送丝速度3.4m/min、保护气流量15L/min；在严格的焊前清理和焊时保护条件下，采用该工艺制备的激光堆焊涂层与基体镁合金之间形成了良好的冶金结合，不存在气孔、裂纹等焊接缺陷，堆焊修复效率高且成形稳定。系统地观测和表征了添加Gd元素对激光堆焊涂层的组织和性能，iii摘要包括第二相成分结构、室温拉伸性能和高温拉伸性能的影响规律。激光堆焊涂层平均晶粒直径明显小于铸造母材晶粒，涂层显微组织主要为基体α-Mg相和位于枝晶间的不连续条状β-Mgl7Al12相，添加Gd元素后会生成大量细小的方块形Al2Gd颗粒相，且涂层晶粒进一步细化

6、，从13.5μm（0.0wt.%Gd）减小至4.8μm（7.5wt.%Gd）；激光堆焊涂层的强度指标和延伸率均高于母材，添加Gd元素能显著强化高温服役性能，其中添加7.5wt.%Gd元素的激光堆焊涂层在300°C下的屈服强度和抗拉强度分别为53.6MPa和88.0MPa，均高于未添加Gd元素的激光堆焊涂层。关键字：镁合金；激光修复；缺陷；微观结构；性能ivABSTRACTRepairingandStrengtheningofZM5MagnesiumAlloybyLaserSurfaceWeldingABSTRACTWithanumberofadvantagessuchasl

7、owdensity,highspecificstrengthandgoodcushioningeffect,ZM5magnesiumalloyhasexpandeditsapplicationsinvariousareas.However,surfacecastingdefectsandpoorheatresistancehaverestricteditspromotedapplicationinrealindustries.Inordertorepairandstrengthenthin-walledcastin