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激光熔覆原位生成颗粒增强镍基复合涂层研究

牛薪

  激光熔覆陶瓷颗粒增强金属基复合涂层,能将金属材料较高的强度、韧性和良好的工艺性能与陶瓷材料优异的耐磨、耐蚀、耐高温及化学稳定性有机结合起来,极大地提高材料的表面性能,使一般材料表面获得超硬、超强、超耐磨、超耐蚀等特种性能,尤其适用于一些在极端条件下服役的关键部件的强化。颗粒增强金属基复合材料按增强体的加入方式可分为外加颗粒增强金属基复合材料和原位析出颗粒增强金属基复合材料。外加陶瓷相与基体金属的热物性参数差异很大,相容性较差,增强相与基体界面热力学上不稳定,影响界面结合,往往成为裂纹源;此外,陶瓷与金属基体界面会形成不良反应物和附着物,使该界面成为低强度、低韧性的弱界面,在重载荷作用下,陶瓷颗粒有可能剥离金属基体,削弱了整体强化效果,而原位自生颗粒增强金属基复合涂层的增强体是从金属基体中原位形核、长大,增强体表面无污染,避免了与基体相容性不良的问题,且界面结合强度高。因此,用原位自生颗粒增强金属基复合涂层则能得到热力学稳定的强化颗粒,克服了外加增强相表面污染、增强相与基体间界面反应、增强体不均匀等主要弱点。研究结果和主要结论如下:1、本文首次利用激光熔覆的方法,在A3钢表面激光熔覆不同含量的Ni60+(B_2O_3+C)合金粉末,得到了原位自生的B_4C颗粒增强的Ni基复合涂层。熔覆层成形连续且表面光滑。2、原位自生的B_4C颗粒增强相从金属基体中原位形核、长大,热力学稳定,与会属基体浸润性好,增强相颗粒细小、均匀,表面无污染,避免了与基体相容性不良的问题。3、原位自生的B_4C颗粒增强的熔覆层由于B_4C颗粒的存在,硬度很高,平均硬度达HV_(0.3)1400;与纯Ni60熔覆层相比,耐磨性提高一倍。包含原位自生B_4C的第二强化相颗粒的生成是其耐磨性得以大大提高的关键因素。4、Ni60+10wt.%(B_2O_3+C)激光熔覆层的底部组织是先共晶析出的树枝晶(Cr、Fe的碳化物树枝相)分布在γ(Ni Fe)基体中;而涂层的中部和上部,为先共晶析出的树枝晶(Cr、Fe的碳、硼化物树枝相,可称为第一强化相)和……   
[关键词]:激光熔覆;原位自生;显微组织;耐磨性;硬度
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:郑州大学2006年