激光沖擊工藝對低應變速率下AZ31鎂合金應力腐蝕性能的影響

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激光沖擊工藝對低應變速率下AZ31鎂合金應力腐蝕性能的影響

鎂合金的低密度、高比強度和剛度、吸振、優良的鑄造與切削加工性能已經引起汽車、飛機、計算機、移動通信等領域的極大關注，但較差的耐磨和耐蝕性能限制了其廣泛應用，特別是鎂合金對點蝕和應力腐蝕裂紋（SCC）等局部腐蝕高度敏感。這種腐蝕行為在很大程度上受表面雜質、晶粒尺寸、顯微組織分布以及殘余應力影響。已經開發了多種表面處理工藝并得到應用，已經發現，激光沖擊工藝（LSP）在提高摩擦學性能和而腐蝕性能方面是十分有效的。本項研究的目的在于使用低應變速率方法考察經LSP處理的AZ31鎂合金在3.5%NaCl水溶液和空氣中的SCC性能。

為了進行LSP，在需要處理的區域施加雙層涂膜，第一層薄膜材料的組成（如黑色涂料）是激光束不能穿過的，直接覆蓋在工件表面；第二層是能夠通過激光束的（如水），蓋在不透光層之上。來自Q鍵激光器的激光脈沖能量密度超越某個門檻值且經過聚焦的激光束穿透透明層并被隔光層吸收，隔光層表面形成一薄層蒸汽，繼續吸收激光束的能量后變成等離子體，透明層阻止等離子體膨脹并使等離子體壓力快速上升形成高壓等離子體，當激光束的能量密度在0.1～10GW/cm2時，產生的沖擊波壓力在1GPa～1TPa范圍內。沖擊波引起的塑性變形使金屬表面改性，提高性能和控制表面裂紋的擴展。

研究結果表明，經LSP處理后，AZ31鎂合金的晶粒明顯細化，拉伸強度提高，在靠近表面處產生殘余壓縮應力。由于細晶粒和殘余壓縮應力的作用，使SCC抗力提高。在NaCl溶液中的斷裂模式是晶間斷裂和準解理穿晶斷裂的混合。

刊名：Materials Science and Technology（英）

刊期：2013年第5期

作者：X.C.Li et al

編譯：張英才