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低碳钢表面激光熔覆镍基涂层组织及耐蚀性研究

冯旭东  
【摘要】:利用激光熔覆技术的三种不同工艺,包括热喷涂预置涂层+激光重熔、粘接预置涂层+激光重熔和同步法激光熔覆工艺,在低碳钢Q235表面制备了镍基自熔合金涂层。借助光学显微镜、扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪、显微硬度计及电化学工作站等对熔覆层的显微组织、截面成分分布、物相组成、显微硬度分布特征以及耐蚀性能进行了测定与分析研究,并与氧-乙炔焰喷焊层进行了对比分析。 结果表明:熔覆层不同位置的凝固特征不同,形成的组织亦不同。熔覆层与基体界面结合处为平面晶,熔覆层底部及中部多为垂直于结合面生长的胞状晶和树枝晶,而表层为方向紊乱的自由树枝晶;自熔覆层底部至表层,其晶粒由粗大逐渐变得细小。激光熔覆层组织主要由γ-(Ni,Fe)、Ni_3B、Cr_7C_3、CrB等物相组成。自熔覆层至基体,其硬度曲线呈阶梯状分布。腐蚀试验表明,本试验所制备的镍基合金熔覆层均已达到2级耐蚀标准,耐蚀性评价为良好。通过研究激光熔覆主要工艺参数(激光功率、扫描速度)对微观组织、显微硬度及耐蚀性的影响,结果表明:随着激光功率的增大,晶粒逐渐变得粗大,显微硬度呈现出先增大后减小的特征,腐蚀速率呈现出先减小后增大的趋势,即本试验条件下当激光功率为2.5kW时熔覆层耐蚀性能最佳。随着扫描速度的增大,晶粒得以细化,熔覆层组织变得致密,硬度性能得到不断提高,耐蚀性能逐渐提高,即本试验条件下当扫描速度为6 mm/s时熔覆层的组织及性能最优。与激光熔覆层不同的是,整个氧-乙炔焰喷焊层组织基本一致,晶粒生长无明显的方向性,界面结合处平面晶不连续,热影响区较大,且氧-乙炔焰喷焊层组织中氧元素含量比较丰富,经物相分析得知,它主要以Cr_2O_3、NiCr_2O_4、Fe_2O_3等形态存在。


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