机械振动辅助激光熔覆Fe-Cr-Si-B-C涂层的显微组织及界面分布形态

采用机械振动辅助激光熔覆复合改性新工艺,在45钢表面制备了单道Fe-Cr-Si-B-C合金涂层。借助X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和能量分散谱（EDS）分析了熔覆层的物相组成、微观结构和元素分布,通过HVS-1000型显微硬度计测试了熔覆层的显微硬度。结果表明,熔覆层主要由α-（Fe,Cr）固溶体、M7C3（M=Fe、Cr）碳化物、Fe2B硼化物和少量Fe0.9Si0.1组成。在机械振动辅助作用下,熔覆层结合界面组织由平面晶向带状和柱状晶转变,振幅为0.13-0.18mm时的晶粒细化效果最为明显;熔覆层中增强相形态随着频率的增加由短杆状向颗粒状、层状、条状转变,分布形态由杂乱分布向弥散分布和网状分布转变。相比未加机械振动的熔覆层,机械振动下的熔覆层中气孔、裂纹减少,显微硬度提高了约13.9%。这些结果显示熔覆层中显微组织形态及其分布主要受振幅和频率协同作用的影响。

机械振动辅助激光熔覆铁基涂层的微结构特征及结合界面处的元素扩散行为

采用机械振动辅助同步送粉，通过激光熔覆技术在45钢表面制备了Fe60合金涂层。利用光学显微镜（0M）、X射线扫描仪（XRD）、扫描电镜（SEM）和能谱分析仪（EDS）研究了铁基涂层与基体结合界面处的显微形貌、物相组成，元素分布及其扩散行为。结果表明，熔覆层结合界面处均是完整向上生长的胞状树枝晶，主要物相为（Fe，Cr）固溶体和少量化合物（Fe，Cr），C3，Fe2B和Fe0.9Si0.1。机械振动的能量致使树枝晶中Fe0.9Si0.1由枝晶内离散至枝晶间，大量（Fe，Cr）固溶体未能在凝固前端排出而残留在枝晶内。机械振动的能量越高，越有利于激光熔池中元素的扩散。同时，振动的振幅和频率对结合界面前沿晶粒细化及元素分布的影响也存在差异，频率的增加有利于枝晶定向生长，振幅增加则有利于在结合界面前沿40μm左右范围内的枝晶弥散分布。振幅增加对结合界面间的Si和Cr元素扩散影响更大。