激光熔覆Fe-Co-B-Si-Nb涂層的組織與性能研究.pdf

1、本文采用高功率半導(dǎo)體激光器在CCS-A低碳鋼表面激光熔覆Fe-Co-B-Si-Nb涂層,試圖獲得具有高硬度和耐磨耐蝕性能的非晶涂層,從而達(dá)到提高CCS-A低碳鋼表面性能的目的。借助光學(xué)顯微鏡、X射線衍射儀、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、數(shù)顯維氏硬度計、電化學(xué)工作站、差示掃描量熱法、摩擦磨損試驗機等測試方法對涂層進行了組織和性能的分析。研究了激光功率、熔覆速度、送粉量對Fe-Co-B-Si-Nb涂層宏觀成形、稀釋率、組織結(jié)構(gòu)和顯微硬度的

2、影響規(guī)律,并對工藝優(yōu)化后的非晶涂層進行了組織結(jié)構(gòu)、顯微硬度、耐腐蝕性、熱穩(wěn)定性和耐磨性的分析。
　　研究表明:隨著激光功率的增大,涂層的稀釋率逐漸增大,涂層中的非晶相逐漸減少直至消失,涂層的顯微硬度逐漸降低;隨著熔覆速度的增大,涂層的稀釋率逐漸降低,熔覆速度的增大能有效控制涂層中晶體的生長,從而有利于非晶的形成,使涂層的顯微硬度得以提高;隨著送粉量的增大,涂層的稀釋率逐漸降低,涂層中的晶粒得到細(xì)化,有利于涂層顯微硬度的提高。

3、>　　采用優(yōu)化后的熔覆工藝制備的非晶涂層,不僅具有良好的成形,能與基材呈牢固的冶金結(jié)合,而且其結(jié)晶度也得到了較好的控制,其中,涂層中部區(qū)域的非晶含量達(dá)到了90％以上。
　　非晶涂層的組織不均勻,靠近涂層中部的地方非晶形成能力較靠近涂層表面和底部的地方強,這與涂層不同位置處的冷卻條件和成分分布不同有關(guān)。非晶涂層中的晶化相主要有NbC,以及存在于靠近涂層表面和底部的少量FexCo(1-x)。非晶涂層橫截面上的組織形貌主要由靠近涂層表面

4、的細(xì)小枝晶區(qū)、中部大面積的非晶+NbC共存區(qū),以及結(jié)合區(qū)具有外延生長特征的枝晶區(qū)所組成。
　　非晶涂層的顯微硬度達(dá)到了1200~1300 HV之間,約為基材的5倍。在1mol/L H2SO4溶液、10%NaOH溶液以及3.5%NaCl溶液三種腐蝕介質(zhì)中,非晶涂層的耐腐蝕性均優(yōu)于基材。DSC結(jié)果表明,非晶涂層的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg為568.2℃,晶化溫度Tx約為588.9℃,這意味著涂層在588℃以下使用不會發(fā)生晶態(tài)的轉(zhuǎn)變,涂層具有較