激光重熔超音速火焰噴涂鐵基合金涂層的組織和性能研究.pdf

1、本文采用超音速火焰噴涂技術(shù)在Q235基體上制備了含F(xiàn)e、Cr、Mo、Ni、P、Si、B的Fe基合金涂層,并分別對(duì)噴涂涂層和保溫處理涂層進(jìn)行了激光重熔處理。利用顯微硬度計(jì)、金相顯微鏡、掃描電子顯微鏡、X射線衍射儀、電化學(xué)工作站等設(shè)備分別對(duì)涂層在激光重熔前后的組織結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了研究。
　　 經(jīng)單道激光重熔處理后的涂層分為合金區(qū)、熱影響區(qū)和基體區(qū)。以合金區(qū)的高度、顯微硬度和直徑大于50μm的大孔洞為指標(biāo),通過正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法研究了重

2、熔工藝參數(shù)對(duì)合金區(qū)致密度及合金區(qū)性能的影響規(guī)律。研究表明,孔隙率為1.82％,厚度為340μm的熱噴涂涂層單道激光重熔的最優(yōu)工藝參數(shù)為:激光器設(shè)定功率為700W、掃描速度為2mm／s、光斑直徑為3mm。重熔合金區(qū)為致密的細(xì)晶組織,顯微硬度由600HV0.1左右升高到900HV0.1左右。搭接步距為1.5mm時(shí)的多道激光重熔實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,合金區(qū)基本為致密的白色方塊狀晶粒,搭接處的晶粒形態(tài)和尺寸與其他區(qū)域不同,顯微硬度略低。預(yù)先對(duì)熱噴涂涂層

3、在300℃保溫1小時(shí)冷卻后再進(jìn)行激光重熔處理,裂紋數(shù)目基本不變,合金區(qū)為白色方塊狀晶粒和硬度較低的灰色晶粒組成。
　　 在激光重熔形成的熔池內(nèi),同時(shí)存在對(duì)流和傳質(zhì)。熔池的高度與激光器的功率密度存在近似的線性關(guān)系。重熔過程中的熱應(yīng)力使合金區(qū)產(chǎn)生較多的縱向裂紋和很少的橫向裂紋,合金區(qū)的大孔洞和熔池邊緣是裂紋源。熔池中的熔融液體優(yōu)先在固-液界面處非均勻形核,晶體的生長方向垂直結(jié)晶等溫面,溫度梯度大的方向,晶粒生長速度快,熔池最終的凝固

4、態(tài)組織均勻致密,與噴涂涂層相比其層狀結(jié)構(gòu)弱化、孔隙率幾乎為零。
　　 熱噴涂涂層與噴涂粉末所含有的晶相物質(zhì)均為:α-Fe、Cr3P、Ni3P、Cr3NisSi2。重熔處理后的涂層完全晶化為:Fe3Si、Ni3P、SiO2。動(dòng)電位掃描極化曲線測試結(jié)果表明,噴涂涂層在10wt.％NaOH溶液中有三個(gè)較窄的鈍化區(qū)間,而重熔涂層和保溫處理后重熔涂層都有一個(gè)較寬的鈍化區(qū)間。重熔涂層的腐蝕電流密度icorr低于噴涂涂層和保溫處理重熔涂層。電