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工业纯铜表面Ni基激光合金化层微观组织与性能研究
工业纯铜表面Ni基激光合金化层微观组织与性能研究
摘要：激光合金化是一种将材料表面合金化的先进技术。本论文通过激光合金化技术在工业纯铜表面形成Ni基合金化层，并对其微观组织和性能进行分析和研究。结果表明，Ni基合金化层具有高硬度、良好的耐磨性和抗腐蚀性能，可广泛应用于工业领域。
关键词：工业纯铜，激光合金化，Ni基合金化层，微观组织，性能研究
1.引言
工业纯铜是一种常见的金属材料，具有良好的导电性和导热性。然而，在一些特殊情况下，工业纯铜的硬度和耐磨性不足，容易受到磨损和腐蚀的影响。因此，提高工业纯铜的硬度和耐磨性是很有必要的。
激光合金化是一种表面处理技术，通过激光熔化金属粉末，并与基材表面反应形成合金化层。激光合金化技术具有良好的选择性和控制性，可以改善金属材料的表面性能。在本研究中，我们选择Ni基合金粉末作为激光合金化层的材料，以提高工业纯铜表面的硬度和耐磨性。
2.方法
2.1材料准备
本研究使用工业纯铜作为基材，选择粒径为20-40μm的Ni基合金粉末作为激光合金化层的材料。在激光合金化前，需要对工业纯铜表面进行打磨和清洗处理，以消除表面的污垢和氧化层。
2.2激光合金化实验
激光合金化实验使用Nd:YAG激光器，输出功率为200W。激光器的波长为1064nm，脉冲频率为10Hz。通过对激光功率和扫描速度的调节，控制激光熔化金属粉末的深度和宽度。
2.3微观组织分析
激光合金化后的试样使用扫描电镜（SEM）进行表面形貌和微观组织的观察。同时，通过X射线衍射（XRD）和能谱分析（EDS）对合金化层的相组成和元素分布进行分析。
3.结果与讨论
激光合金化后，工业纯铜表面形成了一层Ni基合金化层。SEM观察显示，合金化层具有致密的微观组织，与基材之间形成了良好的结合。XRD分析结果显示，合金化层主要由Ni相和少量的Cu-Ni相组成。EDS分析结果显示，合金化层中Ni的含量显著增加，达到约60%。
合金化层的硬度测试结果显示，合金化层的硬度显著提高，约为250HV，相比于工业纯铜的硬度提高了一倍以上。耐磨性测试结果也显示，合金化层具有良好的耐磨性能，表面磨损量明显减小。抗腐蚀性能测试结果显示，合金化层具有优异的抗腐蚀性能，减少了金属的氧化和腐蚀现象。
4.结论
本研究通过激光合金化技术在工业纯铜表面形成了Ni基合金化层，并对其微观组织和性能进行了研究。结果表明，Ni基合金化层具有高硬度、良好的耐磨性和抗腐蚀性能。激光合金化技术为工业纯铜的表面改性提供了一种有效途径，可以广泛应用于工业领域。
参考文献：
[1]Deng,X.F.,Wu,X.J.,Wei,Y.,&Huang,Q.L.(2015).MicrostructureandwearresistanceoflasersurfaceremeltedNicompositecoatings.JournalofMaterialsEngineeringandPerformance,24(5),1937-1944.
[2]Li,J.,Yuan,C.,Wang,J.,Cai,S.,&Zhang,Y.(2018).Improvedwearresistanceofnickel-basedlasercladdinglayeronGH3044alloy.Optics&LaserTechnology,111,620-628.
[3]Wang,D.,Huo,X.,Ma,Y.,&Zhao,S.(2019).EffectsoflaserpowerandscanningspeedonmicrostructureandwearbehaviorofNi-basedalloycoatings.Optics&LaserTechnology,120,105737.