激光重熔等离子喷涂铁基非晶合金涂层的组织和性能研究

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1、摘要本文首先采用等离子喷涂技术制备了含Fe、W、Cr、Mo、Ni、Si、B的Fe基非晶合金涂层，然后在具有相同厚度300岬不同孔隙率涂层上通过优化重熔工艺制备了致密度高、无裂纹缺陷的冶金结合的合金区。利用显微硬度计、金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、能谱仪等分析测试设备对重熔层的组织结构与性能进行了研究。以重熔层的合金区高度作为指标，研究了激光重熔工艺参数对合金区组织性能的影响。在此基础上设计正交试验，获得最优工艺参数为：选用喷涂态涂层孔隙率最小为1．19％的涂层，激光功率700W，扫描速度4舢[11／s，光斑直径3mm。对应的合金区高度为233．9岬，稀

2、释率为5．3％。制备了形貌美观，具有良好冶金结合的重熔层。喷涂态涂层在激光高功率密度下，经历了高温熔化快速凝固的过程，以及多道重熔后热处理的过程，消除了涂层的扁平粒子搭接结构，形成了致密的合金区熔池形貌。熔池呈典型的快速凝固组织。熔池与基体结合处由于较大的温度梯度形成了光亮的结合带，近结合带处晶体快速长大呈树枝状外延生长的形貌，合金区中部和上部分别形成网状和蜂窝状的组织形貌。通过Xlm物像标定、EDS元素分析，合金区中组织由涂层的非晶相全部转交为晶化相。晶化相为组织复杂的多相组织。仍然保留了涂层中原有的甜Fe相，还有新生成的立方晶系的【Fe，Ni】固溶体相、Ni-

3、Cr-Fe相，以及Fe2Si、Fc3．5B、和Laves相Fe2W。经测定，单道重熔合金区硬度与重熔前非晶涂层硬度相比，没有显著变化。单道重熔合金区硬度与基体的稀释率的负相关性明显，即稀释率越高，合金区硬度越低。多道重熔由于后热效应的影响，第二道对第一道的热处理使得前道晶粒细化，硬度显著升高至870HVo_1．第二道由于基体的稀释作用加大，硬度略有下降至720HVo．1左右。但是随着第三道的扫描加热，第二道又有所回升。因此，可以制得硬度较喷涂层高的有广泛实际应用意义的重熔合金区。关键词：铁基非晶合金涂层；等离子喷涂；激光多道重熔；显微硬度ABSTRACTAccor

4、dingtothisresearch，Fe．basedamorphousalloycoating(containingW、Cr、Mo、Ni、Si、B)wasprepa托dbyairplasmaspraying(：APS)techniquefirStly'thenalloyedzonewithhighdensityandcmck-eeewasdepositedbylaserremeltmgcraftoncoatmgswithdi腩rentporositybutsamethickness(300pm)．The代meltingcmftwasoptimized．Thcor

5、g狮izationstmctures锄dpropertiesofthe旭meltingzonewe陀irIVe她atedbymca璐ofMicrohard眦ssTester，OpticalMicroscope(OM)，X-rayDi箭action(XRD)，Sca衄ingElectronMicroscope(SEM)锄dEnerjgyDisperseSpectroscopy(EDS)．Thecorrekiombetweenlaser陀mek访gpammete体觚dtheperfbnnanceoforiented证microhardnessandtheheighto

6、falloyedzonewereStudied．Basedonthcorthogo眦ltest，theoptimizedparameterswe代obtained：coatingwiththe10weStporosity’l嬲erpower：700Wjsca肌mgVelocity：4mm／s，Spotdiameter：3mm．remeh．mgzonewithmoderatedilution阳tio，缸isticappea豫ncewasachieVed，、讥10seheightis233．9Wn，whichgotaf．啪combinationwithsubStmte

7、coat．mgs．Theor适访alcoatiIlgexperiencedtheprocesstomehiIlhightemperatureand∞lidincationcomractionillmpidmteofcoolmgunderthehighla熔erpowerdemity，aswellastheheattrcamlentpmcessiIImulti-cha肌eloVerlappiIlg陀menmg，whicheliminatedtheflatgr锄ulejo访mgstmcture，锄d内咖edtheconlp∞tmoItenalloyzone．Themo

8、ltenp