激光熔覆制备硬质颗粒增强镍基合金复合涂层的研究进展

为了满足不同的工况,许多工程部件需具备良好的表面性能,例如:较高的硬度、良好的耐磨性能和耐腐蚀性能等。可以通过在普通材料表面熔覆合金粉末来达到改善表面性能的效果。激光熔覆制备的涂层具有优良的附着力、良好的微观结构、较小的热影响区和优异的力学性能等特点。常用的激光熔覆方法主要包括预置法和同步送粉法。常用的熔覆材料主要分为三个体系,即:Fe基、Co基和Ni基。Fe基粉末制备的涂层具有较高的硬度和较好的耐磨性,并且价格较为便宜。但是,Fe基涂层在制备过程中容易出现较多的缺陷,从而导致涂层的性能和可靠性下降。Co基涂层具有良好的耐高温性和耐腐蚀性,但是力学性能较差,价格极为昂贵,不适用于大范围的工业生产。Ni基涂层具有较好的耐磨性能、良好的韧性和较好的润湿性能,价格较为经济,有广阔的应用前景。近年来,许多研究人员专注于Ni基涂层强化的研究。目前,常用的Ni基涂层的强化方法主要包括调整激光熔覆的工艺参数和向Ni基涂层中加入硬质相或适当的元素来改善涂层的性能。很多研究人员专注于改善Ni基合金粉末的成分,即向Ni基粉末中加入硬质相或者合适的元素来提高Ni基涂层的性能。向Ni基涂层中加入的主要硬质相颗粒包括WC、NbC、TiC、TaC和VC等。一些研究人员通过加入化合物合成元素,在激光熔覆的过程中通过原位反应的方法来生成一些碳化物强化相。比如:通过加入纯Nb粉或Nb2O5与石墨粉原位生成NbC;加入纯Ti粉和石墨粉原位反应生成TiC。一些研究人员通过添加某单一元素来提高涂层的性能,如:Nb、Ti、Al、Ta等。此外,还有一些学者研究了稀土元素对涂层性能的影响。激光熔覆方法制备的Ni基合金涂层具有较高的结合强度、较好的耐腐蚀性和优异的耐磨性,在工程上具有广阔的应用前景。改进合金粉末的成分,可以进一步提高涂层的力学性能。本文综述了硬质颗粒增强镍基合金复合涂层的研究进展,指出了硬质颗粒增强镍基合金涂层需进一步解决的问题,并展望了其应用前景。