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激光熔覆镍基金属陶瓷涂层的研究

魏仑  
【摘要】: 运用激光熔覆技术在40Cr钢表面制备了最大厚度为0.9mm的 (TiO_2+B_2O_3+Al_2O_3+TiB_2)/Ni-Cr-Al金属陶瓷涂层,其中的TiB_2和Al_2O_3陶瓷 颗粒在激光加工过程中原位反应生成。借助光学显微镜、X射线衍射仪、电子 探针及显微硬度计等手段对熔覆层的组织、物相、元素分布和显微硬度分布特 征进行了分析研究。熔覆层不同位置的凝固特征参数不同,形成的组织亦不同。 底部为典型的平面外延生长组织,然后呈现胞晶、胞/枝过渡、枝晶到细小等轴 晶的分层凝固组织特征,陶瓷相的引入使得熔覆层晶粒细小,枝晶生长方向发 生紊乱。原位反应生成的TiB_2、Al_2O_3为亚微米颗粒,主要分布在晶粒内部, 形成晶内复合,而未反应的TiO_2、B_2O_3陶瓷颗粒分布在晶间。陶瓷颗粒沿深 度方向成梯度分布,显微硬度亦呈现连续梯度分布特征。熔覆层物相主要可能 为基体的γ相和基体上弥散分布的γ'相以及Al_2O_3、TiB_2等陶瓷相等。研究了激 光加工参数对晶粒尺寸、显微硬度分布的影响。磨损实验表明,陶瓷增强颗粒 的加入在很大程度上提高了覆层的抗磨损性能。


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