送粉激光堆焊梯度功能材料

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1、第!"卷#第!期焊接学报6789!"###)79!!$$%年!月&’()*(+&,-)*-.&/0+/,)(1023,)4,)*&,&5&,-).:;<=>

2、不同的工艺和性能要求。激光堆焊层和基体呈冶金结合、稀释率小，堆焊组织细小、致密、无裂纹、气孔等缺陷，底层试样抗拉强度和伸长率达到"E!9BCF>和B@9$EG，表层材料磨损性能大大超过基体材料。送粉激光堆焊可以实现材料与性能的优化匹配，为金属零件的梯度功能修复和复杂零件的成形提供了一条有效途径。关键词：激光堆焊；梯度功能；组织性能；修复中图分类号：&4BE%9"##文献标识码：(##文章编号：$!EAHA%$D（!$$%）$!H!"H$B宋建丽$#序##言的优化匹配，在底层采用韧性和抗裂性能好、强度较高、与基体亲和性好的A@%2不锈钢，在其上再堆焊送粉激光堆焊是利用高能密度激光束在金属基硬度

3、和耐磨性好的铁基合金。试验所采用的参数为体上产生熔池，将通过送粉装置和粉末喷嘴同步输激光功率!9!EIA9"EJ1，搭接率!!9EGIA"9EG，送到熔池中的合金粉末熔化，激光扫描后快速凝固扫描速度@$$I@E$LLOLPQ，光斑直径BLL，单层熔而获得与基体呈冶金结合的致密堆焊层的一种新型覆厚度$9AI$9ELL，氩气保护。试验前用砂纸将增材制造方法。与电镀、电弧、火焰堆焊和热喷涂等基材表面的油污和锈迹除去，并用丙酮清洗干净，合方法相比，激光堆焊层厚度不受限制，对基体的热输金粉末进行真空烘干。合金粉末的成分如表@所入小，稀释率低，堆焊层组织细小致密，界面呈冶金示。激光堆焊完成后，制备标准试

4、样在R0S0)+0结合。同时，激光堆焊可以在零件的任意部位使用三维数字显微镜下进行显微组织观察，在TUPVJO不同的粉末获得所需成分和性能，实现梯度功能制’7:88材料试验机上进行抗拉强度试验，并在FWP8PXY造。因此，该技术尤其适合钢铁、冶金、航空、石化、扫描电镜下观察断口形貌。显微硬度的检测在/D电力及机械等行业重大设备的修复和复杂零件制H@$$$显微硬度仪上进行，表面层磨损试验在CFD［@IA］H!$$$盘销式磨擦磨损试验机上进行。造。通过对熔覆材料的梯度功能设计，在表!"激光堆焊合金粉末成分（质量分数，#）D!!+

5、*-./.*0-*1%’’*2,*34(5-6-(4.0’%-(5激光堆焊，并对其组织性能进行了系统研究，获得了*7(5’%2.08"""""""""""致密的堆焊组织和优良的综合力学性能。材料*P+<)PC7.:A@%2不锈钢$9"E@"9E"@A9$%!9BN余量@#送粉激光堆焊试验铁基合金@9!A@A9B%—$9NA余量试验系统由两台AJ1+-!激光器串连的激光!#结果与讨论系统、自动宽带送粉器、西门子数控系统和四轴工作台组成。基体材料为K$LLM@E$LLM!$$LL的9:!"激光堆焊显微组织D!!+

6、界面前沿的温度梯度!和界面能以及凝固速率"等因收稿日期：!$$EH$@H!E［B］基金项目：国家自然科学基金资助项目（E$A"E$N%）素共同决定。在激光堆焊时，基体未进行预热处#!"焊#接#学#报第!$卷理，在堆焊层与基体界面，由于固%液界面形成很大的温度梯度，!"#值很大，这时凝固界面以平面晶方式长大。堆焊层垂直于界面方向的温度梯度最大，因此树枝晶沿与最大热流密度相反的方向择优生长，外延生长的快速凝固柱状晶组织。随着固%液界面的推进和传热传质，在堆焊层中熔池温度梯度逐渐减小，在周围环境和大气的冷却［&，’］作用下，凝固速度加快，堆焊层温度梯度方向发生变化，每一堆焊层顶部枝晶生长的择优取向

7、也随之发生转变，沿扫描速度方向水平生长柱状树枝晶组织的生长优势大于垂直向上枝晶的生长，该方向的枝晶快速凝固，打断了垂直于基体表面枝晶的外延生长趋势，生成大致沿扫描速度方向生长的转向柱状晶。若合理控制工艺参数，下一层扫描时，先前层的转向树枝晶区被完全重熔，则外延生长的趋势还可以延续，层与层之间为外延生长的连续的细长树枝晶，否则，在层间会夹杂出现转向的树枝晶组织。可以通过合理选择和控制工艺参数，控制重熔深度，进而