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镁合金（AZ91D）激光合金化与激光熔覆的研究

引言

镁合金具有重量轻、强度高、刚性大、热传导性能优异等优点，是

业界广泛关注的轻质合金材料。然而，由于镁合金自身柔韧性差，耐磨

性差的缺点，导致其在实际应用中存在一定的局限性。针对这一问题，

激光加工技术被引入到对镁合金表面进行加工处理，提高镁合金的性能。

本文主要针对镁合金（AZ91D）激光合金化与激光熔覆的研究进行

探讨。

激光加工技术原理

激光技术是一种半导体材料作为激光器的能源，通过选择适当的反

射镜组成光束发生的放大，形成可控的激光束，从而实现对物质进行加

工或者治疗等各种应用的技术。其原理是，利用激光束能量对物料进行

热融和变形，从而达到材料加工的目的。

激光合金化

激光合金化是一种利用激光束加热基材表面，并在表面加入一定比

例的元素，形成表层复合材料的技术。在该过程中，激光束能量在合金

化相处被吸收，并被转换为热能，在材料表面形成熔池，这时添加的元

素在熔池中也被溶入，最终形成固溶体或化合物，形成新的表层结构。

激光合金化可以提高材料表面的硬度、耐腐蚀性、耐磨性等性能，显著

提高材料的应用性能。

激光熔覆

激光熔覆是指利用激光束在基材表面形成熔池，通过添加前列元素，

在熔池中生成新的相，这些相在快速冷却的过程中，形成了不同的涂层

结构。通过激光熔覆，可在材料表面形成不同种类的涂层，如金属合金、

非金属复合材料和陶瓷复合材料等，用于提高材料的耐磨性、耐腐蚀性、

高温抗氧化性等性能。

镁合金（AZ91D）激光加工技术应用

随着激光加工技术的不断发展，对于镁合金材料的处理也得到了

泛的关注。在镁合金（AZ91D）表面处理中，激光熔覆和激光合金化是两

种最常用的方法。

激光合金化

镁合金(AZ91D)表面进行激光合金化处理，可以明显提高镁合金表面

的硬度和耐磨性。在镁合金表面进行铬合金化处理时，可以在表面形成

Cr23C6等硬质的化合物，提高该材料的硬度和耐磨性。研究表明，铬合

金化处理提高了镁合金(AZ91D)的硬度，Hv值从原来的67提高到了280，

耐磨性也从原来的20m/h提高到了83m/h，这大大改善了镁合金的使

用寿命和性能。

激光熔覆

对于镁合金(AZ91D)表面进行激光熔覆处理，可以形成不同种类的涂

层，如铝、铜、锌、钼等金属或者碳纤维复合材料，其中含有不同比例

的添加剂。研究表明，在铝/铜复合涂层的AZ91D合金中，涂层的耐磨性

和耐腐蚀性得到了显著提高，铝和铜的存在使得涂层的抗腐蚀能力有很

大的提高；而在碳纤维复合涂层中，碳纤维的添加可以显著提高涂层的

强度和刚性。

结论

总的来说，激光加工技术是一种有效的方法，可用于提高镁合金表

面的性能，特别是耐磨性、耐腐蚀性和硬度。激光熔覆和激光合金化是

两种最常见的方法，且这两种方法相辅相成，合理选择可以取得更优异

的结果。镁合金通过激光加工技术的改善，其应用范围和推广推进速度

得到了显著提高，是未来重要发展方向之一。