中国激光, 2020, 47 (4): 0402002, 网络出版: 2020-04-08   

激光重熔A356铝合金表面的力学性能 下载: 1204次

Mechanical Properties of A356 Aluminum Alloy after Laser Surface Remelting
作者单位
燕山大学机械工程学院, 河北 秦皇岛 066000
图 & 表

图 1. 显微硬度测试点示意图

Fig. 1. Schematic of microhardness test points

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图 2. 三点弯曲试验示意图

Fig. 2. Schematic of three-point bending experiment

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图 3. A356铝合金经过不同功率激光重熔处理后的显微组织全貌。(a) 1000 W;(b) 1500 W;(c) 2000 W

Fig. 3. Microstructures of A356 aluminum alloy after laser remelting treatment at different power. (a) 1000 W; (b) 1500 W; (c) 2000 W

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图 4. 不同激光功率下得到的重熔层的显微组织。(a) 1000 W;(b) 1500 W;(c) 2000 W

Fig. 4. Microstructures of remelting layer obtained at different laser power. (a) 1000 W; (b) 1500 W; (c) 2000 W

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图 5. 基板区的EDS能谱图。(a) EDS测试点分布图;(b) Spot 1点的EDS能谱图;(c) Spot 2点的EDS能谱图;(d) Spot 3点的EDS能谱图

Fig. 5. EDS spectra of substrate area. (a) EDS test points distribution map; (b) EDS spectrum of Spot 1point; (c) EDS spectrum of Spot 2 point; (d) EDS spectrum of Spot 3 point

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图 6. 2000 W激光功率下得到的重熔层的XRD图谱

Fig. 6. XRD patterns of remelting layer obtained at laser power of 2000 W

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图 7. 2000 W激光功率下得到的重熔层各区域的SEM图。(a)重熔区,×1000;(b)热影响区,×1000;(c)基板区,×1000;(d)重熔区,×3000;(e)热影响区,×3000;(f)基板区,×3000

Fig. 7. SEM images of each region in remelting layer obtained at laser power of 2000 W. (a) Remelting zone, ×1000; (b) heat affected zone, ×1000; (c) substrate zone, ×1000; (d) remelting zone, ×3000; (e) heat affected zone,×3000; (f) substrate zone, ×3000

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图 8. 显微硬度图。(a)显微硬度柱状图;(b) 2000 W激光功率下得到的重熔层的显微硬度图;(c) 1500 W激光功率下得到的重熔层的显微硬度图;(d) 1000 W激光功率下得到的重熔层的显微硬度图

Fig. 8. Microhardness diagrams. (a) Microhardness histogram; (b) microhardness of remelting layer obtained at laser power of 2000 W; (c) microhardness of remelting layer obtained at laser power of 1500 W; (d) microhardness of remelting layer obtained at laser power of 1000 W

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图 9. 弯曲试验结果。(a)基体试样及不同激光功率下得到的熔覆试样的弯曲试验结果;(b) A356基体的Fcr局部图;(c) 1000 W激光功率下获得的熔覆试样的Fcr局部图;(c) 1500 W 激光功率下获得的熔覆试样的Fcr局部图; (d) 2000 W 激光功率下获得的熔覆试样的Fcr局部图

Fig. 9. Bending test results. (a) Bending test results of substrate sample and remelting samples obtained at different laser power; (b) partial view of Fcr for A356 base metal; (c) partial view of Fcr for remelting sample obtained at laser power of 1000 W; (c) partial view of Fcr for remelting sample obtained at laser power of 1500 W; (d) partial view of Fcr for remelting sample obtained at laser power of 2000 W

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图 10. 不同试样中弯曲裂纹的金相图。(a) A356铝合金基体;(b) 1000 W激光功率下获得的重熔试样;(c) 1500 W激光功率下获得的重熔试样;(d) 2000 W激光功率下获得的重熔试样

Fig. 10. Metallographic images of bending cracks in different samples. (a) A356 aluminum alloy base material; (b) remelting sample obtained at laser power of 1000 W; (c) remelting sample obtained at laser power of 1500 W; (d) remelting sample obtained at laser power of 2000 W

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表 1A356铝合金的化学成分

Table1. Chemical composition of A356 aluminum alloy

ElementAlCuSiMgZnFeMuTi
Mass fraction /%Bal.≤0.206.5--7.50.25--0.45≤0.1≤0.20≤0.1≤0.20

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表 2基板区的EDS测试结果

Table2. ESD results of substrate area

No.ElementMass fraction /%Atomic fraction /%Net intensityError /%
Mg1.531.70383.303.87
Spot 1 in Fig.5Al96.3096.4523347.111.44
Si1.581.52131.6710.40
Ti0.590.3356.3314.35
Al30.0030.948340.581.79
Spot 2 in Fig.5Si69.4068.7613226.194.43
Fe0.610.3040.5818.22
Spot 3 in Fig.5Al84.6285.1422045.661.20
Si15.3814.861505.877.76

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表 3不同激光功率下得到的重熔层中各相的尺寸

Table3. Size of each phase in remelting layer obtained at different laser power

Power /WSize in remeltingzone /μmSize in heataffected zone /μm
α-AlAl-Siα-AlAl-Si
200014.34.5196.2
15009.33.316.34.2
10006.5214.63

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王建刚, 高士友, 陈旭升, 张梦雨. 激光重熔A356铝合金表面的力学性能[J]. 中国激光, 2020, 47(4): 0402002. Wang Jiangang, Gao Shiyou, Chen Xusheng, Zhang Mengyu. Mechanical Properties of A356 Aluminum Alloy after Laser Surface Remelting[J]. Chinese Journal of Lasers, 2020, 47(4): 0402002.

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