TiAl合金激光表面合金层中TiC凝固生长形态及机制

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1、第!’卷第(期中国有色金属学报’""’年!"月!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!JO.1!’:O1(!()%("*)+),-./*0$-12-*1)//-.+3)40$+>PK1!’""’!文章编号"!""#$"%"&!’""’""($")%*$"%!!"#$合金激光表面合金层中!"%凝固生长形态及机制陈!瑶!王华明!北京航空航天大学材料学院#北京!""")*"!摘!要"利用碳对+,-.金属间化合物合金进行激光表面合金化#制得了以+,/!0/碳化物"为增强相的复合材料涂层#研究了0/碳化物的凝固生长形态及生长机制$结果表明%在激光扫描速度为%1"22&3的凝固条件下#

2、0/碳化物呈现微观上具有’小片链状(生长特征的树枝状生长形态)当激光扫描速度增加至!%1#22&3时#其生长形态又转化为具有’三维网络(生长特征的发达树枝晶)+,/与-.*+,共晶的动力学生长过程及0/碳化物所固有的侧向生长机制是影响0/碳化物凝固生长形态选择的重要因素$!关键词"0/碳化物)+,/)生长形态)激光表面合金化!中图分类号"+4!’*1*!)+5!!#!文献标识码"-!!由于0/碳化物具有高硬度*优异的高温稳定性#)-.8’/98’:;金属间化合物!以下简称+,-.合能及低密度等特点#是镍基高温合金*合金钢及许多金"#试样尺寸为*"226!(226)22$为了消高温耐磨合

3、金与涂层材料的重要组成相和强化相$除0/碳化物熔体遗传性对其凝固生长形态的影0/碳化物的凝固生长形态*尺寸及分布对材料的力响和便于灵活调节凝固参数#采用激光表面’原位(学性能具有显著影响#如汉字体0/碳化物往往是合金化的方法研究0/碳化物的凝固生长形态$将裂纹萌生和扩展的场所#它的存在将大大降低合金碳粉!粒度约为#("预置于经清洗喷漆处理的#2的铸造性能和力学性能#因而0/碳化物凝固特性+,-.合金表面#厚度约为"1’22$激光表面合金的研究一直是上述材料组织控制的重要课题之一$化实验在(<=连续/>激光器上进行#所采用的’+!"*,大量研究表明#0/碳化物在缓慢冷却凝固条件激光合金化

4、工艺参数是激光功率*1’<=#激光束下具有规则八面体块状!汉字体状和不规则块状等束斑直径*1"22#激光束与试样的相对移动速度’分别为%22&3和!%22&3$*种生长形态$在凝固冷却速度约为#6!"7&3的准快速凝固条件下#0/碳化物呈现微观上具有极为根据二次枝晶臂间距与凝固冷却速度间的经验+%#?,规则的’砖块分叉堆砌(生长特征的发达树枝状生长公式估算激光表面合金层凝固冷却速度#利用形态)在凝固冷却速度为!"*("!"7&3数量级的激7@7@8’)""型扫描电镜观察激光表面合金化层的光重熔快速凝固条件下#镍基高温合金中0/碳化显微组织和0/碳化物的凝固生长形态#利用物的生长形态表现

5、为高度分枝的辐射状或花草A,BCA-:JCIKCBLEMN能谱仪对涂层进行物相鉴金+,/增强激光表面合金层中+,/呈现微观上具有定$’小片链状(生长特征的树枝晶及具有’三维网络(生长特征的发达树枝晶的特殊生长形态#并对其生长’!结果及讨论形态演化及生长机制进行了研究$在凝固冷却速度约为!1"6!"’7&3!激光扫描&!实验速度约为%1"22&3"的快速凝固条件下#激光合

6、金化表面改性层中#0/碳化物在宏观上具有树枝状实验基体材料选用具有全片层状组织的+,8生长形态!如图!所示"$尽管这种树枝状+,/与一!!基金项目"国家自然科学基金资助项目!(&&?!""*"!!!!收稿日期"’""!$!’$’")!修订日期"’""’$"#$")万方数据!作者简介"陈!瑶!!&?"$"#男#博士研究生11)%#1中国有色金属学报!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!’""’年!"月般金属凝固时的树枝晶十分相似!图!!C""#但二者以上分析表明#本实验条件下所发现的微观上在微观生长形貌上却完全不同!图!!;""$这种枝具有*小片链状+生长特征的树枝状+,/及微观上晶的

7、枝晶臂由许多作为枝晶生长基本单元的片状具有*三维网络+生长特征的发达的树枝状+,/#与+,/组成#并且构成同一个枝晶臂的片状+,/彼此以往发现的块状八面体,汉字体状,具有*砖块分叉间相互平行排列$同时#一些与枝晶主干方向存在堆砌+生长特征的发达树枝状及呈现高度分枝的辐严格角度的细杆由片状+,/表面长出#枝晶臂中彼射花草状+,/在生长形态上完全不同#因此这是又此邻近的枝晶生长基本单元便是由这些细杆链接而一种新的0/碳化物的凝固生长形态$-).成!