[发明专利]一种提高铝合金耐磨性的方法

说明书

本发明属于材料表面改性技术领域，公开了一种提高铝合金耐磨性的方法。首先在铝合金表面采用激光熔覆的方法制备一层涂层，然后对涂层进行激光冲击处理，二者协调强化后极大地提高了材料的摩擦磨损性能，延长使用寿命。一方面熔覆的涂层是铜基记忆合金粉末，本身与铝合金具有良好的冶金结合性能，且具有优良的高温强度和散热性。在重载或高温摩擦过程中，热量若累积达到相变点，会发生马氏体相变，起到强化涂层而提高耐磨性的作用；另一方面激光冲击可以细化熔覆涂层的组织晶粒，预制残余压应力，改善熔覆层与基体间的结合性能，从而有效提高涂层的强度和硬度，改善耐磨性。

技术领域

本发明属于材料表面改性技术领域，尤其涉及一种提高铝合金耐磨性的方法，特指一种适用于激光熔覆和激光冲击复合处理协调强化提高铝合金表面熔覆涂层与基体结合强度及其涂层耐磨性的方法。

背景技术

当前，资源短缺和环境污染已经成为人类在地球生存和发展面临的首要难题。采用轻量化的方法减少资源消耗和降低碳排放是现行最直接最有效的方法，这使得以铝合金材料为首的轻量化材料得到迅猛发展与应用。以汽车工业为例：汽车重量每减少100Kg，油耗和CO2排放可分别减少0.35L/100km和8.4g/km，而且汽车自重降低会使汽车起步加速性能更好，制动距离显著缩短。汽车轻量化作为降低能源消耗和废气排放的重要手段得到了世界各国的高度重视，已经成为各国品牌汽车提高自身竞争力的重要手段。根据国际铝协统计，汽车铝化率将不断提升，二十世纪初每辆轿车铝用量约为121kg，2020年平均用量达到180kg。然而，铝合金构件在运行过程中离不开摩擦。据统计，全世界大约有1/3～1/2的能源消耗在各种形式的摩擦上，约有80％的铝合金零件失效是各种形式的磨损引起的。摩擦侧重研究的是抵抗两物体接触表面在外力作用下发生切向相对运动的现象。磨损着重研究与分析材料和机件在不同工况下的磨损机理、发生规律和磨损特性。

随着人类社会的发展与进步，对各种装备及其制作材料的承载、重量、成本、寿命等性能指标提出越来越高的要求，材料的高性能、高品质、轻量化提升到了前所未有的重要地位。铝合金作为重要的轻量化材料，对铝合金构件进行摩擦磨损研究，控制铝合金构件的摩擦行为，降低磨损是目前提高能源利用率增加设备寿命从而达到节能减排的重要手段，使其有效可靠的应用在各种极端复杂工况环境中是亟待解决的问题。

采用以铝合金材料为首的轻量化材料，能够有效减少资源消耗和降低碳排放，可望缓解全球范围内面临的资源短缺和环境污染问题。然而，据统计目前约有80％的铝合金零件会因为各种形式的磨损引发失效。也就是说，铝合金较差的耐磨性已经成为制约其广泛应用的重要性能瓶颈，亟待提升。因此，提高铝合金的耐磨性，无论是对延长现有铝合金构件的使用寿命还是对扩宽铝合金材料的应用范畴均具有重要的意义。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种提高铝合金耐磨性的方法，可望降低铝合金构件在摩擦条件下的磨损失重，显著提升铝合金材料的耐磨性。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种提高铝合金耐磨性的方法，本发明首先在铝合金表面采用激光熔覆的方法制备一层涂层，然后对涂层进行激光冲击处理，二者协调强化后极大地提高了材料的摩擦磨损性能，延长使用寿命，拓展其应用领域。其具体步骤为：

(1)铝合金表面黑化处理：

首先砂纸打磨并抛光，粗糙度Ra 3.2um；然后去除表面油污和锈迹，再浸入质量分数为5％的NaOH溶液中浸蚀1min，以除去表面Al₂O₃薄膜；最后用酒精清洗干净后风干备用。

(2)熔覆粉末的制备：