Obrabotka Metallov 2019 Vol. 21 No. 4

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 21 № 4 2019 72 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Т а б л и ц а 2 Ta b l e 2 Составы порошковых смесей и легирующих обмазок для лазерного легирования сплава АК7ч The compositions of the powder blends and doping coatings for laser alloying of the aluminum alloy Номер смеси Состав порошковой смеси, мас. % Состав легирующей обмазки 1 71 Cu + 23 Zn + 6 Ti 5,9 г порошка + 2 мл связующего вещества 2 83 Si + 17 Cu 3,2 г порошка + 2 мл связующего вещества Т а б л и ц а 1 Ta b l e 1 Химический состав сплава АК7ч, мас. % Chemical composition of the aluminum alloy, wt % Основные элементы Примеси Al Si Mg Fe Mn Cu Zn Ni Co Pb Sn Bi Ti+Zr осн. 6,34 0,32 0,25 0,006 0,012 0,03 0,02 0,009 0,002 0,003 0,012 0,02 Рис. 1. Схема лазерного легирования с оплавлением поверхности: P – мощность лазерного излучения; λ – длина волны ла- зерного излучения; d – диаметр лазерного пятна на по- верхности образца; V – скорость перемещения образца; s – смещение между проходами лазерного луча; q – расход защитного газа; D – ширина зоны оплавления; h – глубина зоны оплавления Fig. 1. Scheme of laser alloying with surface melting: P is the radiation power; λ is the laser emission wavelength; d is the laser spot diameter on the specimen surface; V is the specimen velocity; s is the offset between laser beam passes; q is the protective gas flow; D is the width of the molten zone; h is the depth of the molten zone Легирующие обмазки наносили на поверхность образцов алюминиевого сплава АК7ч в виде слоев толщиной 0,3 мм. После нанесения обма- зок образцы высушивали до полного удаления воды; для этого использовали образцы призма- тической формы сечением 20×20 мм и длиной 40 мм. Лазерное легирование поверхности образ- цов с нанесенными легирующими обмазками с оплавлением поверхности проводили на СО 2 - лазере Trumpf Lasercell 1005 непрерывного дей- ствия c длиной волны излучения λ = 10,6 мкм при мощности излучения Р = 5,0 кВт (рис. 1) по центру образца вдоль длинной стороны с па- раметрами, представленными в табл. 3. Пара- метры лазерного легирования выбирали таким образом, чтобы обеспечить расплавление нане- сенной обмазки и поверхностного слоя алюми- ниевого сплава, а также формирование доста- точно глубоких (до нескольких миллиметров) легированных слоев. Защиту зоны обработки от выгорания легирующих элементов и окисления поверхности в процессе лазерного легирования осуществляли применением защитного газа ар- гона, который подавался в зону обработки через трубчатое сопло. Микроструктуру сплава АК7ч до и после лазерного легирования, а также распределение элементов по глубине поверхностного слоя из- учали методом сканирующей электронной ми- кроскопии (СЭМ) с применением микроскопа Tescan VEGA II XMU с системой рентгеновско- го энергодисперсионного (ЭДС) микроанали- за INCA ENERGY 450. Рентгеноструктурный фазовый анализ выполняли на дифрактометре Shimadzu XRD-7000 в CrК α -излучении.