激光熔覆Cup增強(qiáng)Fe基復(fù)合涂層微結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變機(jī)制的研究.pdf

1、激光熔覆技術(shù)具有熔覆層與基體結(jié)合強(qiáng)度高，熔覆過程中熱影響區(qū)及熱變形小，組織致密，容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)化等一系列優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在航空、航天、模具、汽車工業(yè)、化工等領(lǐng)域。激光熔覆材料包括Ni基、Co基、Fe基合金粉末及金屬-陶瓷復(fù)合粉末。其中，鐵基合金粉末因價(jià)格低廉，與鋼鐵基材的成分相近，潤濕性好，結(jié)合強(qiáng)度高等特性，具有最廣闊的應(yīng)用前景。但是，鐵合金熔覆層的硬度、耐磨性能等有待進(jìn)一步提高，涂層中容易產(chǎn)生裂紋也是亟待解決的問題之一。因此，本文采

2、用激光熔覆技術(shù)，利用銅鐵合金液相分離特性，采用原位生成增強(qiáng)相富Cu顆粒（Cup）的方法在A3鋼板表面制備具有高硬度的Cup增強(qiáng)Fe基復(fù)合涂層，研究了激光工藝參數(shù)及化學(xué)成分對涂層宏觀尺寸、顯微結(jié)構(gòu)與涂層性能等的影響，得到的主要結(jié)果如下：
　　控制其余工藝參數(shù)不變，當(dāng)增加激光掃描速度時(shí)，Cup增強(qiáng)Fe基單道涂層的高度和寬度減小，稀釋率變化不大；當(dāng)增加激光功率時(shí)，涂層寬度變化不大，涂層高度增大。在A3鋼板表面激光熔覆Cup增強(qiáng)Fe基多道

3、涂層的最優(yōu)工藝參數(shù)為：P=2 kW，Vp=10 g/min，Db=5.0 mm，Vs=8 mm/s，搭接率40％。
　　激光熔覆Cup增強(qiáng)Fe基單道復(fù)合涂層由α-Fe和ε-Cu組成。涂層出現(xiàn)分層，由底部的富鐵層和頂端的富銅層組成。由于銅鐵的液相分離，涂層底部結(jié)構(gòu)為富銅顆粒彌散分布在富鐵基體中；涂層頂部的結(jié)構(gòu)為富鐵顆粒彌散分布在富銅基體中。同時(shí)，顆粒物中還發(fā)生二次液相分離現(xiàn)象。另外，涂層內(nèi)富鐵層的凝固具有方向性，從基材向上的顯微結(jié)構(gòu)

4、依次為平面晶→胞狀晶→樹枝晶→等軸晶。隨激光掃描速度的增加，富鐵基體的晶粒變細(xì)小，富銅顆粒也變得細(xì)小且彌散。但是，當(dāng)激光掃描速度增加到12mm/s時(shí)，富銅顆粒的尺寸變化得大小不一。
　　激光熔覆層的抗電化學(xué)腐蝕性能與銅含量、激光掃描速度及熔覆層表面質(zhì)量有關(guān)，銅含量的增加能提高激光熔覆Cup增強(qiáng)Fe基復(fù)合涂層的抗電化學(xué)腐蝕性能。激光熔覆層的顯微硬度會(huì)隨著激光掃描速度的增加而增大，其中存在第二相顆粒強(qiáng)化、彌散強(qiáng)化、固溶強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化等