高铝铜合金粉体材料制备及熔敷层组织性能研究

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1、摘要本文采用氮气雾化法制备了新型高铝铜合金(Cu一14A卜x)粉体材料，材料主要成分为Cu70～80％，A112～16％，Fe2．O～4．O％，其余为Mn，Ni，Co，Re等微量元素。讨论了雾化压力对该粉末形貌及基本物理性能的影响。结果显示，在适当雾化压力时，该合金粉末形貌呈现较为规则的圆球形，表面结构光滑平整，致密性较好，粒度分布均匀。并且较高的雾化压力趋向于得到球形度较好、粒径较小、组织均匀、致密性较好的高铝铜合金粉末。分别采用等离子喷焊技术和激光熔覆技术两种表面熔敷工艺在45#钢基材表面制备了高铝铜合金粉末熔敷层。借助X射线衍射仪()am)、扫描电子显微镜(SEM

2、)、电子探针(EPMA)、场发射扫描电子显微镜(FEGSEM)及能谱仪(EDS)等研究分析了两种熔敷层的微观组织结构特征及其形成过程、熔敷层与基体在界面附近的结合组织特征以及结合强度、熔敷层宏观硬度和显微硬度及其摩擦磨损性能等，最终得出适合于Cu一14Al—X合金粉末的表面处理工艺。结果表明。激光熔覆层比等离子喷焊层的微观组织结构更为细小、均匀、致密，宏观硬度和显微硬度等均较等离子喷焊层的相应值高。激光熔覆层比等离子喷焊层对基体的稀释率低，冶金结合带均匀致密，结合强度值较高。Cu-14舢一x合金的熔敷层的形成具有明显的外延生长的组织特征。熔敷层底部属于典型的平面外延生长

3、组织，且枝晶组织粗大，中部晶体生长受结晶学各相异性影响较大，到熔敷层顶部是较为规则的树枝状组织，且枝晶细小。因此，激光熔覆工艺更适合于Cu-14A1．X合金粉末在表面工程领域的应用。关键词：Cu一14A卜X；粉末；等离子喷焊：激光熔覆；微观组织；性能IVABSTRACTIIltllepresentresearchwork，al(indofnoVelhigh—alumimlmbronzealloy(Cu一14A1一X)powderSwasproducedbygasatomizationinnitro舀m锄osphere．ThemaincompositionofCu一14A

4、1一XisCu70～80％，A112～16％，Fe2．0～4．0％，merestisMn，Ni，Coetc．T11einfluenceofgaspressureontheshapeand伊anul撕tyofthepowderwasdiscussed．ItwaSfoundmatthepowderSwhichwereproducedwimpropergaspressurearefine，sph甜cal，compact，regularaIldweUdistributed．Andaratherhi曲ergaspressureisb饥ejfitformequalityofCu—1

5、4Al—Xpowders．TwokindsofCu一14A1一Xa110ycoatingswerepr印aredonthe45carbonsteelsubstratebyplasmasprayweldingtec_1111iquea11dlaSefcladdingtechniquereSpectiVely．Themicrostructure、phases仇lctureandinterfacestn】ctureofmeCu一14A1一Xalloycoatingswereinvestigatedw油SEM，EPMA，FEGSEM，EDSandXPS．ThemicrostmC

6、n盯e，chemicalcomponent锄dpropeniesofCu—14A1一XalloyCoatingswerestudiedbyex锄ininga11devaluatinginhardness，wearresistanceetc．nwasfoundtllatthemicrostmctureoflaSercladdinglayerissmallera11dmorehomogeneousandcompactmaIlplaLsmasprayweldcoating．T11ehardnessofcoatingandbondstreIl舀hbet、Ⅳeenmecoatin

7、ga11dthesubstrateoflaSercladdinglayerarealsomgherthaIltheplasmasprayweldcoating．Thefo肌ationallditsmicrosmlcturesofCu一14A1一Xalloylaye髑haVemecharacteristicsofrapidsolidification．Themicrostnlctureatthelayerbottomisthet)，picalextension孕。owtllonmeplanebaSis，medendr：itecrystali