原位合成復(fù)合顆粒增強(qiáng)鎳基激光熔覆層研究.pdf

1、激光熔覆原位合成陶瓷顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合涂層,可將金屬的高塑、高韌性和陶瓷的高硬、耐磨、耐蝕等特性有機(jī)結(jié)合,大大提高一般材料的表面性能,具有廣闊的應(yīng)用前景。原位合成顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合層的主要優(yōu)點(diǎn)為顆粒是原位形核、長(zhǎng)大的增強(qiáng)相,表面無(wú)污染,與基體相容性好,界面結(jié)合力強(qiáng),顆粒細(xì)小,分布均勻。按照增強(qiáng)顆粒種類的多少,顆粒增強(qiáng)涂層可分為單相顆粒增強(qiáng)涂層和多相復(fù)合顆粒增強(qiáng)涂層。在激光熔覆制備復(fù)合顆粒增強(qiáng)涂層過(guò)程中,由于不同種類的陶瓷增強(qiáng)相的形核溫度

2、不同,一種陶瓷相首先形核作為異質(zhì)核,可使另一種陶瓷相依附其生長(zhǎng),形成復(fù)合陶瓷顆粒;而復(fù)合顆粒的形成,可抑制先形核粒子的生長(zhǎng),使形成的增強(qiáng)粒子均勻而細(xì)小。因此,與單相顆粒增強(qiáng)涂層相比,多相復(fù)合顆粒增強(qiáng)涂層具有更好的機(jī)械和力學(xué)性能。本論文利用激光熔覆技術(shù),制備了原位合成TiC-ZrC復(fù)合顆粒增強(qiáng)鎳基熔覆層和VC-VB-B4C復(fù)合顆粒增強(qiáng)鎳基熔覆層,并對(duì)其組織和耐磨性進(jìn)行了深入研究。主要結(jié)論如下:一、激光熔覆原位合成TiC-ZrC復(fù)合顆粒增強(qiáng)

3、鎳基涂層研究(1)在45＃鋼表面,激光熔覆原位合成TiC-ZrC復(fù)合顆粒增強(qiáng)的鎳基熔覆層,涂層組織細(xì)密、形貌良好。最佳工藝條件為:(TiO2+ZrO2+C)含量15 wt.％,激光功率1.8kW,離焦量50 mm,掃描速度2mm/s。(2)原位合成TiC-ZrC復(fù)合顆粒增強(qiáng)鎳基激光熔覆層上、中部組織均為大量TiC-ZrC復(fù)合顆粒相和Cr3C2條狀相均勻分布于γ(Ni)樹枝晶基體中。熔覆層底部組織為Cr3C2條狀相均勻分布在定向生長(zhǎng)的γ(

4、Ni)樹枝晶中。(3)原位合成TiC-ZrC復(fù)合顆粒增強(qiáng)熔覆層中細(xì)小的TiC-ZrC復(fù)合顆粒與基體具有良好的相容性,在熔覆層起著復(fù)合顆粒強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化的作用。原位合成TiC-ZrC復(fù)合顆粒增強(qiáng)的鎳基熔覆層平均硬度高達(dá)HV0.31300,其摩擦磨損失重僅為純NiCrBSiC熔覆層的1/4。二、原位合成VC-VB-B4C復(fù)合顆粒增強(qiáng)鎳基激光熔覆層研究(1)在A3鋼表面,可獲得連續(xù)的、激光熔覆原位合成VC-VB-B4C復(fù)合顆粒增強(qiáng)鎳基涂層。最

5、佳工藝條件為:(V2O5+B2O3+C)含量20 wt.%,激光功率1.6 kW,離焦量50 mm,掃描速度2 mm/s。(2)原位合成VC-VB-B4C復(fù)合顆粒增強(qiáng)鎳基熔覆層上、中部組織均為大量VC-VB-B4C復(fù)合顆粒相和Cr3C2條狀相均勻分布于γ(Ni)基體中。熔覆層底部組織為定向生長(zhǎng)的γ(Ni)樹枝晶,其間分布有少量的VC-VB-B4C復(fù)合顆粒相和Cr3C2條狀相。(3)原位合成VC-VB-B4C復(fù)合顆粒增強(qiáng)鎳基熔覆層平均硬度