【摘 要】
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1050铝合金具有较高的塑性和可加工性,但其硬度低,耐磨性能差,如何改善其表面性能,使其应用更加广泛是值得研究的。高硅铝合金具有比强度高,热膨胀系数小,耐磨性能良好等优点,在汽车、船舶、航空航天、电子封装等领域应用广泛。但传统铸造方法生产的高硅铝合金中组织粗大、力学性能不佳且难以获得超高的硅含量。其他生产技术如喷射沉积技术、粉末冶金技术等,生产成本较高,工艺复杂。研究生产成本低廉、工艺简单的高硅铝
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1050铝合金具有较高的塑性和可加工性,但其硬度低,耐磨性能差,如何改善其表面性能,使其应用更加广泛是值得研究的。高硅铝合金具有比强度高,热膨胀系数小,耐磨性能良好等优点,在汽车、船舶、航空航天、电子封装等领域应用广泛。但传统铸造方法生产的高硅铝合金中组织粗大、力学性能不佳且难以获得超高的硅含量。其他生产技术如喷射沉积技术、粉末冶金技术等,生产成本较高,工艺复杂。研究生产成本低廉、工艺简单的高硅铝合金制备方法具有很高的实际价值。激光熔覆技术近年来发展迅速,可用于提高材料的表面性能,也可以作为新材料制备手段,具有光明的前景。本文以激光熔覆技术为手段,选择1050铝合金为基体,采用LWS-1000型Nd:YAG激光器,在1050铝合金表面激光熔覆制备高硅铝熔覆层。通过纯硅粉单层激光熔覆改善1050铝合金表面性能,通过铝粉与硅粉混合进行多层熔覆,制备Al-70Si以及铝硅梯度材料。试验结果表明激光功率,激光扫描速度,预置粉末厚度对熔覆层质量都有较大影响,三者在一定范围内是相匹配的。本试验得到的最优工艺参数为,激光功率170W,激光扫描速度200mm/min,预置粉末厚度为250μm。在1050铝合金表面成功制备了高硅铝熔覆层,硅含量约为68.5%,硬度达到245HV,较基体提高约210HV,耐磨性也得到改善,较基体磨损量降低1.1mg。稀土氧化物Y2O3的添加可以提高铝粉的润湿性,改善激光熔覆中的球化现象。以铝粉和硅粉质量比（3:7）,添加2%含量Y2O3,进行多层激光熔覆后成功制备Al-70Si。其硬度约为245HV,抗拉强度约为85MPa,延伸率约为1.5%,室温下热导率约为56W/（m?K）。在500℃保温4h后,长条状初晶硅尖角钝化,硬度提高约50HV,热导率提高11W/（m?K）。通过控制每层熔覆硅粉与铝粉比例,制备了硅含量从70%逐层递增到接近100%的铝硅梯度材料。自上表面往界面方向,硬度值逐渐降低,由600HV下降到约200HV。
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