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镁合金的弱点是硬度低,耐磨和耐腐蚀性能差,这已成为其应用的最大障碍。Al-Cu-Fe准晶具有极高的硬度,耐磨和耐腐蚀等性能,因而在镁合金表面制备一层Al-Cu-Fe准晶涂层进行强化,则有望改善镁合金的使用性能,拓宽其应用领域。 本文首先研究普通凝固条件下Al65Cu23Fe12合金在热处理前后的相组成及其变化规律,并测试了其性能。在此基础上,研究等离子喷涂条件下Al65Cu23Fe12涂层的组织及性能。主要结果如下: (1) 铸态Al65Cu23Fe12合金组织主要由λ相、β相、准晶Ⅰ相和微量的θ相四相组成。其中,λ相为先析出相,构成枝晶主干;准晶Ⅰ相通过包晶反应L+λ→Ⅰ生成,附着在λ相的周围;剩余的液相凝固为β相和低熔点的θ相。经热处理后,相的变化主要集中于λ相、β相的减少和准晶Ⅰ相的生成与增加;尤其是经过800℃×8h热处理后,λ相、β相完全转化为准晶Ⅰ相。 (2) 铸态Al65Cu23Fe12合金的硬度先随热处理温度的升高而增加,当温度升高到500℃时,硬度达到了最大,为HV709.33;继续升高温度时,硬度又随温度的升高而下降,而且温度升的越高,硬度下降的趋势越大,经过800℃×8h处理后,硬度降到了HV186; (3) 等离子喷涂纯Al、Cu、Fe混合粉末所形成的Al65Cu23Fe12涂层组织主要由θ相、富铜相和富铝相三相组成;而铸态Al65Cu23Fe12合金粉末所形成的涂层组织由准晶Ⅰ相和β相两相组成。经T4和T6处理后,混合粉末涂层组织主要发生θ相+富Cu相→β-AlCu(Fe)相转变;而铸态Al65Cu23Fe12合金粉末的涂层经T4处理后,准晶Ⅰ相含量稍有下降,由喷涂态的31.31%下降到29.71%;经T6处理后,准晶相含量又有了明显的增加,达到40.39%。 (4) Al65Cu23Fe12涂层与AZ31基体的结合强度随着涂层厚度的增加而降低。 (5) 等离子喷涂混合粉末经过T4和T6处理后,其硬度呈增加趋势,由喷涂态的HV200.2增加到HV304.5,这是由于该涂层经过热处理后生成硬质β相所致;而铸态Al65Cu23Fe12合金粉末涂层硬度与准晶相的含量成正比关系:T4态下准晶含量最少,硬度最低,为HV571.9;而T6态下准晶含量最多,硬度达到了HV752.8,比喷涂态提高了22.2%。