应用稀土及激光熔覆工艺制备钴基合金梯度涂层

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1、第!’卷第#期中国有色金属学报’""’年5月4,K*!’X,*#"(&)(*+&,&-./0+#%.12.+1&00./,3&4#%,:YZ*’""’［文章编号］!""#$"%"&（’""’）"#$"%()$"(应用稀土及激光熔覆工艺制备钴基合金梯度涂层!尚丽娟!，’，贺春林!，才庆魁!，刘常升!，赵忠俭’（!*东北大学材料与冶金学院，沈阳!!"""#；’*沈阳工业大学材料科学与工程学院，沈阳!!""’)）［摘要］采用稀土变质及激光熔覆工艺在’"号钢基体上获得了钴基自熔合金梯度组织涂层。结果表明，’"#+,合金涂层组织为均匀的亚共晶，其组成相包括!-+,，+,，/（

2、+，.），+0及+,化合物，平均硬度为34).’)%’.12%!"1"，比基体（34!5"）高345&"，耐磨性与基体相比提高!*(倍。在’"#+,合金中加入"*%6的稀土，可以获得梯度涂层。其组织由亚共晶向共晶连续过度，与前者相比，组成相增加了+7+0，最高硬度达34!’"#，比原合’.#金高!’*)6，耐磨性与基体相比提高近’倍，比原合金提高了’(6。［关键词］稀土；激光熔覆；钴基合金；梯度涂层［中图分类号］89!(%*&&［文献标识码］:自从’"世纪5"年代梯度功能材料（;9/）概描速度#F#"">>／>>。念诞生以来，人们在某些

3、领域对材料的设计思路受+,""及+,"!合金的成分详见表!。到了不同程度的影响。通过对材质的精心设计，采表!+,""及+,"!合金的成分用相应的成型加工技术可以获得人们所希望的梯度"#$%&!+H7>=,L

4、的增强颗粒（如用日产R／/:S-T:!’D2型S射线衍射仪对8<+=，2+=等）自生形成梯度分布的研究也比较盛萃取的微量相粉末作相结构分析。用光学显微镜和行［!"，!!］，但涂层质量受激光熔凝速度影响很大，［!!，!’］BU/-5#"型扫描电镜观察组织形貌。借助BU/-5#"且不时有增强相溶解问题。本文作者利用稀型电子波谱仪，AV/-5!"型电子探针作元素扫描和土的变质作用，并结合基体的影响以及激光熔覆定定量分析。用1!型硬度计测定硬度分布，在/WR-向凝固作用，在’"号钢基体上成功地获得了钴基!"型动载荷磨料磨损实验机上测定耐磨性。合金梯度组织涂层。’结果与分析!

5、实验’*!合金层的组织与性能将供货态’"号钢加工成规格为!(>>?("图!所示为+,""合金涂层的组织形貌，其中>>?#*(>>的试样。在’"#+,合金（称+,""）中图!（J）所示为截面组织，图!（O）所示采用剥离法加入"*%6的以+7为主的稀土@A，充分混合后备观察涂层底部（近基体侧）的正面组织形貌。由图!用。在氩气保护下，用等离子喷涂机将’"#+,合金可见，该组织是以发达的树枝晶为领先相及枝晶间粉和上述混合粉（称+,"!）分别涂敷在喷沙处理过的混合相组成，具有典型的亚共晶特征。通过对萃的’"号钢基体上。用BC-!)型’D2连续+E’激光取粉末作S@R分析（见图

6、’（J））及金相腐蚀结果可加工机对黑化处理的喷涂件进行重熔，工艺参数以确定先析枝晶相为!-+,，再根据+,-.二元合金为：输出功率!F!(""2，光斑直径"F#>>，扫相图及S@R分析结果可认为枝晶间的混合组织主"［基金项目］辽宁省教委科学发展基金资助项目（’"!#!)"!）［收稿日期］’""!$"1$’(；［修订日期］’""!$!!$"(万方数据［作者简介］尚丽娟（!&%!$），女，教授，博士*·(JI·中国有色金属学报’,,’年G月要是!!"#与"#$%形成的共晶，此外还包含&’$硬度分布测试结果显示，除近基体处外，整个（"，%）(，")’%及"#*+(化合物。

7、总之，该合金是涂层硬度变化不大，平均为DEF,*,，比基体高以发达的!!"#树枝晶为韧带，以枝晶间的混合共DEGH,，如图$所示。晶体为“骨架”组成的有机整体。图I所示为"#,F合金涂层的组织形貌。其中图I（8）所示为截面组织，图I（=）所示为涂层底部的正面组织形貌。与"#,,合金有所不同，该涂层中!!"#枝晶由近基体侧到表面逐渐减少，取而代之的是混合共晶相的逐渐增加，表现出!!"#枝晶退化现象（见图I（8））。@AB分析结果显示，"#,F与"#,,合金组成相基本相同，只是化合物峰值有所增加，如图’（=）所示。涂层底部的正面组织，与"#,,合金组织十分相似，如图