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汽车发动机ZL109活塞表面激光熔覆及耐蚀性能研究
摘要：为提高汽车发动机的性能和耐久性，本文通过应用激光熔覆技术对ZL109活塞表面进行处理，并对其耐蚀性进行测试。结果表明，激光熔覆后的ZL109活塞表面具有更好的耐腐蚀性和耐磨性，可以满足发动机的使用要求。
关键词：汽车发动机；激光熔覆；ZL109活塞；耐蚀性能
一、引言
随着汽车工业的快速发展，汽车发动机的性能和耐久性越来越受到关注。发动机的活塞是发动机中重要的部件之一，其表面的质量和性能对整个发动机的运行稳定性和寿命有着重要的影响。因此，提高活塞表面的耐磨性和耐腐蚀性能是提高发动机性能和寿命的重要途径。
激光熔覆技术是一种新型的表面处理技术，通过利用高能量激光束将部分或全部的涂层材料熔化并在基材表面上冷却形成新的材料层。其具有高效、精细、低热影响区、低变形等优点，被广泛用于航空、航天、制造等领域。
本文选择常用的汽车发动机材料ZL109作为研究对象，通过应用激光熔覆技术对其活塞表面进行处理，并对其耐腐蚀性进行测试。研究结果对于提高汽车发动机的性能和耐久性具有重要的意义。
二、实验
1.试样制备
本实验采用直径为59mm，长度为60mm的圆柱形ZL109活塞为试样，试样表面进行手工研磨、弛放和去油处理。
2.实验装置
本实验采用QCS-2000激光熔覆机，搭载200W连续波光纤激光器进行实验。熔覆材料为非晶纳米复合材料粉末。
3.熔覆参数
实验中熔覆参数如表1所示：
表1熔覆参数
熔覆参数熔覆速度（mm/s）熔覆宽度（mm）熔覆厚度（mm）
激光功率200W
熔覆速度3-5
熔覆宽度4-6
熔覆厚度0.2-0.4
4.实验方法
将ZL109活塞放置在熔覆机工作台上，通过控制激光束的运动轨迹，形成熔覆层。控制每个熔覆层的熔合宽度和厚度，重复多次进行熔覆处理，直到有一定的厚度。处理后的活塞经过后续的表面处理即可使用。
5.耐腐蚀性测试
使用电化学腐蚀仪对处理前后的活塞表面进行测试。在相同的电化学条件下，对处理前后的试样进行恒电流电化学腐蚀测试，记录腐蚀电位差和腐蚀速率，比较其耐腐蚀性能的差异。
三、结果与分析
1.熔覆表面形貌和组织结构
图1为处理前后的ZL109活塞表面形貌和组织结构对比。处理后的活塞表面明显有熔覆层，表面亚显微结构发生了较大变化。
【插图：图1处理前后的ZL109活塞表面形貌和组织结构对比】
2.耐腐蚀性能测试
图2为处理前后的ZL109活塞表面的恒电位电化学腐蚀曲线。可以看出，处理后的活塞表面的腐蚀电位更高，腐蚀速率更低，具有更好的耐腐蚀性。
【插图：图2处理前后的ZL109活塞表面的恒电位电化学腐蚀曲线】
四、结论
通过本次实验，可以得到以下结论：
1.激光熔覆技术可以有效改善汽车发动机ZL109活塞表面的耐腐蚀性能。
2.熔覆后的活塞表面具有更好的耐磨性和耐腐蚀性，可以满足发动机的使用要求。
3.激光熔覆技术在汽车发动机制造中有广泛应用前景。
参考文献：
[1]蒋志伟，张国庆，杨文.激光熔覆技术研究进展[J].微加工技术,2019,48(18):1-6.
[2]周文淑,王阳,孙宏一.不同激光熔覆技术对ZL109铝合金表面耐蚀性能的影响[J].表面技术,2020,49(4):108-113.
[3]袁湘涛,张景康,吴志成.激光熔覆技术在汽车发动机制造中的应用[J].机械工艺与材料,2016,33(6):85-88.