单道激光熔覆高熵合金工艺优化及复合涂层耐冲蚀性能研究

采用激光熔覆技术在0Cr13Ni5Mo水电用不锈钢表面制备了陶瓷增强高熵合金涂层。以显微硬度和稀释率作为指标,设计了三因素三水平正交实验,确定了单道最佳熔覆工艺为激光功率2500 W、扫描速度200 mm/min、送粉速度9.5 g/min。采用上述最佳工艺参数,并选择50%搭接率,制备了AlCoCrFeNi-1%Ni(质量分数,下同)包Al_(2)O_(3)复合涂层,采用X射线衍射仪、扫描电镜、显微硬度仪等分析表征复合涂层的微观组织、物相和显微硬度。通过射流式冲蚀试验装置研究850℃、保温2 h热处理对复合涂层耐冲蚀性能的影响。结果表明,热处理后复合涂层微观组织未发生相变,复合涂层依然由体心立方结构(BCC)的单相固溶体相所组成,但晶粒尺寸显著细化。高熵合金-1%Ni包Al_(2)O_(3)复合涂层的显微硬度从热处理前的504HV 0.3提高到545HV 0.3。当冲蚀时间为30 min时,热处理前后涂层的质量损失分别为63.5 mg和50.5 mg,当冲蚀时间为120 min时,热处理前后涂层的质量损失分别为178.5 mg和146.9 mg,热处理后的复合涂层表现出更好的耐冲蚀性。热处理后,涂层在低冲蚀角度下由液、固双相流微切削作用的“犁沟”形貌为主,随着冲蚀角度的提高,涂层表面从单一“犁沟”形貌渐变为微切削和冲击破碎协同作用的“犁沟”“唇片”“凹坑”的复合形貌。

激光熔覆涂层增韧改性方法的研究进展

激光熔覆涂层能够改善金属表面性能,实现表面强化,然而常发现由于涂层韧性降低,涂层表面出现裂纹缺陷问题。概述了激光熔覆涂层由于韧性降低造成裂纹的原因,包括温度梯度差引起的内应力、激光熔覆层中的应力集中以及熔覆层中的微小气孔等。同时归纳了影响激光熔覆层韧性的因素,包括熔覆材料的选择、激光熔覆工艺参数的设定以及熔覆材料的热处理方式等。在此基础上,重点阐述了近年来改善激光熔覆涂层裂纹缺陷问题的进展,并从中寻找增强激光熔覆涂层韧性的方法,包括在熔覆粉体中加入复合陶瓷增强相和稀土元素粉末等改变熔覆粉体组成、在基体与熔覆层之间增加过渡层、改变激光熔覆功率和扫描速率以及光斑直径等工艺参数、对熔覆前基体的预热和熔覆后涂层的热处理、外加超声振动和电磁场以及超声振动与电磁场的耦合等能场辅助等。针对各种增强激光熔覆涂层韧性方法的不足,探讨今后激光熔覆涂层增韧改性方法的研究前景。