ZM6镁合金表面冷喷涂铝基复合涂层的耐磨性

摘要

[目的]航空发动机ZM6镁合金机匣在振动、腐蚀等恶劣工况下极易发生磨损失效，传统冷喷涂铝基涂层虽可提供一定保护，但硬度和耐磨性仍有不足，引入不规则硬质颗粒制备复合涂层有望提升其综合性能。[方法]以ZM6镁合金为基体，采用冷喷涂技术分别制备6061Al单相涂层和6061Al–Al₂O₃复合涂层。利用白光干涉仪、场发射扫描电镜、能谱仪、显微硬度计和X射线残余应力分析仪对涂层的表面粗糙度、微观组织、显微硬度及残余应力进行表征。通过球-盘式滑动干摩擦磨损试验对比了ZM6镁合金、6061Al涂层和6061Al–Al₂O₃复合涂层的耐磨性，并结合磨痕形貌与元素分析探讨磨损机理。[结果]两种涂层都均匀致密，与基体结合良好。6061Al–Al₂O₃复合涂层的平均显微硬度和平均残余压应力分别为121.2 HV和-96.4 MPa，均高于6061Al涂层（78.9 HV和-37.6 MPa）。在5 N载荷下摩擦磨损后，6061Al涂层和6061Al–Al₂O₃复合涂层的磨损率较ZM6镁合金基体分别降低22.2%和82.1%，在10 N载荷下则分别降低18.6%和66.0%。[结论]在冷喷铝基涂层中引入合适的硬质颗粒有助于提升涂层的耐磨性，本文的研究结果为镁合金表面高耐磨冷喷涂涂层的设计提供了思路。

关键词

镁合金 / 冷喷涂 / 铝基涂层 / 氧化铝 / 显微组织 / 耐磨性