激光熔覆納米SiC增強(qiáng)NiFeBSi復(fù)合涂層的研究.pdf

1、NiFeBSi合金具有很高的熱膨脹系數(shù)，良好的抗蝕性、強(qiáng)度、硬度和塑性；SiC作為陶瓷材料，它的硬度很高，具有優(yōu)良的導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能，高溫時(shí)能抗氧化。激光熔覆陶瓷增強(qiáng)金屬基復(fù)合涂層因其高硬度、高耐磨性及良好的韌性，而被廣泛研究。本文通過(guò)激光熔覆工藝，以中碳鋼45＃鋼為基體材料，制備N(xiāo)iFeBSi合金熔覆層和納米SiC增強(qiáng)NiFeBSi合金復(fù)合熔覆層，具有良好冶金結(jié)合，又沒(méi)有被基體材料所稀釋而降低性能。 熔覆材料的供給方式采用預(yù)置式

2、，直接將合金粉末和SiC增強(qiáng)復(fù)合合金粉末鋪設(shè)于45＃鋼基體表面，厚度約為0.8mm，而且不用粘結(jié)劑粘結(jié)。利用5kW橫流CO2激光器，采用圓形光斑工藝在45＃鋼基體表面進(jìn)行單道激光熔覆實(shí)驗(yàn)。具有高的能量模式圓形光斑在激光熔覆過(guò)程中，可以使熔池獲得極高的凝固和冷卻速度，從而使涂層獲得具有良好力學(xué)和物理化學(xué)性能的合金相。選取的工藝參數(shù)如下：光斑直徑為Ф3mm；激光功率范圍為2.0kW～4.0kW；掃描速度分別為3mm/s、6mm/s和8mm/

3、s。采用XRD和SEM對(duì)獲得的涂層進(jìn)行相結(jié)構(gòu)和顯微組織分析；采用努氏顯微硬度計(jì)和摩擦磨損實(shí)驗(yàn)機(jī)測(cè)試涂層的硬度和耐磨損性能。 NiFeBSi合金熔覆層主要由FeNi3、γ-(Fe，Ni)、α-(Fe，Ni)和Ni2Si組成。FeNi3和γ-(Fe，Ni)為FCC結(jié)構(gòu)，α-(Fe，Ni)為BCC結(jié)構(gòu)。熔覆層的顯微硬度和耐磨性都高于基體材料；隨著Ni含量的降低，熔覆層中的α-(Fe，Ni)增多，降低了熔覆層的硬度和耐磨性。由于激光瞬

4、間輻照后產(chǎn)生較大的過(guò)冷度，使得熔覆層迅速凝固，γ-(Fe，Ni)來(lái)不及發(fā)生共析反應(yīng)而保留下來(lái)，得到了大量殘余γ-(Fe，Ni)。不同工藝參數(shù)條件的NiFeBSi合金熔覆層，隨功率的的增大，稀釋度增大、顯微硬度提高和磨損性能都增強(qiáng)，γ-(Fe，Ni)和FeNi3逐漸增多，α-(Fe，Ni)逐漸減少；隨掃描速度的增大，稀釋率低逐漸減小、顯微硬度和磨損性能先增大后減??；α-(Fe，Ni)成倍增多，γ-(Fe，Ni)和FeNi3顯著減少；隨能量

5、密度的增大，熔覆層的稀釋度增大、顯微硬度提高和磨損性能都增強(qiáng)，γ-(Fe，Ni)和FeNi3逐漸增多，α-(Fe，Ni)逐漸減少。不同增強(qiáng)比例的納米SiC復(fù)合熔覆層，主要由FeNi3、γ-(Fe，Ni)、α-(Fe，Ni)、NiCx、Fe3C、Fe7C3和(Fe，Ni)23C6組成，隨著納米SiC摻入量的增加，F(xiàn)eNi3逐漸減少，γ-(Fe，Ni)和α-(Fe，Ni)的含量顯著降低，X射線衍射分析結(jié)果并未發(fā)現(xiàn)SiC陶瓷相存在于熔覆層中，