[发明专利]一种激光熔注强化7075铝合金表面的方法

说明书

本发明属于合金表面处理技术领域，特别涉及一种激光熔注强化7075铝合金表面的方法。本发明提供了一种激光熔注强化7075铝合金表面的方法，包括以下步骤：以0.8～2.2kW的激光功率，采取同轴送粉的方式向待强化7075铝合金表面注入铝‑铬混合粉末进行激光熔注，然后进行冷却。本发明中铝‑铬粉末与熔池中的Al熔液发生原位反应生成Al_xCr_y金属间化合物，待冷却后，金属铬粒子及Al_xCr_y金属间化合物被“冻结”在7075铝合金表层，形成Al‑Cr/Al复合材料层，由于Al‑Cr/Al复合材料层具有与基材结合好、不易开裂、硬度高、耐磨性好、耐腐蚀性好等优点，使7075铝合金的表面以此得到强化。

技术领域

本发明属于合金表面处理技术领域，特别涉及一种激光熔注强化7075铝合金表面的方法。

背景技术

7075铝合金具有密度小、比强度高、耐蚀性好和成型性好等一系列优点，在航空、航天等领域都具有广泛的应用前景及不可替代的地位。但7075铝合金表面硬度低、耐磨性能较差，制约了其在齿轮、凸轮等轻载传动零部件制作中的应用，限制了航空器的轻量化设计使用。

对7075铝合金表面进行强化处理，可以有效提高7075铝合金表面硬度，改善7075铝合金表面耐磨性能。传统的7075铝合金表面增强技术包括在7075铝合金表面进行热处理、阳极氧化处理、表面镀层或镀膜等，如徐娜(7075铝合金表面强化方法研究[D].东北大学，2011)采用化学镀镍加气体渗氮的复合方法处理7075铝合金表面，其表面硬度大幅提高，但该工艺的生产周期较长，强化层的厚度有限；王妍洁(7075铝合金超声喷丸表面改性研究[D].山东大学，2017)采用超声喷丸技术对7075表面进行改性研究，其硬度增加了31.96％，但该技术不能精准选区强化，加工周期较长。

激光技术与传统技术相比，其加工周期短，冷却速度快，快速凝固时，容易得到细晶组织或产生平衡态所无法得到的新相，如非稳相、非晶态等；能进行选区熔注，工艺过程易于实现自动化，因而得到本领域的广泛关注，如黄开金(AA7075铝合金表面激光熔覆Zr基复合涂层的组织与磨损行为[J].应用激光，2006(06):398-400+420)等采用了快速成形的激光熔覆技术，在7075铝合金表面熔覆了Zr-Cu-Ni-Al-TiC复合粉末，制备出Zr基复合涂层，耐磨性得到显著的提高，但7075铝合金基体与熔覆层易开裂限制了该技术的应用。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种激光熔注强化7075铝合金表面的方法，在确保7075铝合金表面硬度和耐磨性的前提下，显著改善7075铝合金基材与熔注层易开裂的问题，且具有良好的耐腐蚀性。

为了实现上述发明的目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种激光熔注强化7075铝合金表面的方法，包括以下步骤：

以0.8～2.2kW的激光功率，采取同轴送粉的方式向待强化7075铝合金表面注入铝-铬混合粉末进行激光熔注，然后进行冷却。

优选的，所述铝-铬混合粉末包括铝粉和铬粉；所述铝粉和铬粉的粒径独立地为20～100μm；所述铝-铬混合粉末中，铝粉的质量分数为大于0且小于等于30％。

优选的，所述铝-铬混合粉末的制备方法为：将铝粉和铬粉混合后干燥，得到铝-铬混合粉末。

优选的，所述混合的方式为正反转间隔搅拌；所述正反转间隔搅拌的转速为60～120rpm，正反转搅拌的间隔时间为1～5min，正反转间隔搅拌的总时间为120～240min。

优选的，所述干燥的温度为40～60℃，时间为20～60min。

优选的，向所述待强化7075铝合金注入铝-铬混合粉末前还包括对所述待强化7075铝合金表面依次进行去除氧化层、清洗、干燥和喷砂处理。