激光冲击工艺对低应变速率下AZ31镁合金应力腐蚀性能的影响



激光冲击工艺对低应变速率下AZ31镁合金应力腐蚀性能的影响

镁合金的低密度、高比强度和刚度、吸振、优良的铸造与切削加工性能已经引起汽车、飞机、计算机、移动通信等领域的极大关注，但较差的耐磨和耐蚀性能限制了其广泛应用，特别是镁合金对点蚀和应力腐蚀裂纹（SCC）等局部腐蚀高度敏感。这种腐蚀行为在很大程度上受表面杂质、晶粒尺寸、显微组织分布以及残余应力影响。已经开发了多种表面处理工艺并得到应用，已经发现，激光冲击工艺（LSP）在提高摩擦学性能和而腐蚀性能方面是十分有效的。本项研究的目的在于使用低应变速率方法考察经LSP处理的AZ31镁合金在3.5%NaCl水溶液和空气中的SCC性能。

为了进行LSP，在需要处理的区域施加双层涂膜，第一层薄膜材料的组成（如黑色涂料）是激光束不能穿过的，直接覆盖在工件表面；第二层是能够通过激光束的（如水），盖在不透光层之上。来自Q键激光器的激光脉冲能量密度超越某个门槛值且经过聚焦的激光束穿透透明层并被隔光层吸收，隔光层表面形成一薄层蒸汽，继续吸收激光束的能量后变成等离子体，透明层阻止等离子体膨胀并使等离子体压力快速上升形成高压等离子体，当激光束的能量密度在0.1～10GW/cm2时，产生的冲击波压力在1GPa～1TPa范围内。冲击波引起的塑性变形使金属表面改性，提高性能和控制表面裂纹的扩展。

研究结果表明，经LSP处理后，AZ31镁合金的晶粒明显细化，拉伸强度提高，在靠近表面处产生残余压缩应力。由于细晶粒和残余压缩应力的作用，使SCC抗力提高。在NaCl溶液中的断裂模式是晶间断裂和准解理穿晶断裂的混合。

刊名：Materials Science and Technology（英）

刊期：2013年第5期

作者：X.C.Li et al

编译：张英才