基于因瓦效應(yīng)的Fe-Ni-Al(Ti)復(fù)合涂層激光熔覆研究.pdf

1、高速列車結(jié)構(gòu)件、岔道關(guān)鍵軌件、金屬模具等工作環(huán)境惡劣，承受磨損、腐蝕、疲勞復(fù)雜載荷，致使這些關(guān)鍵零部件過早地發(fā)生表面失效，降低了裝備的整體壽命。通過激光熔覆技術(shù)在金屬材料表面制備金屬間化合物耐磨涂層是一種前景廣闊的處理方法。激光熔覆的涂層與基板間材料的膨脹系數(shù)差別性，使熔覆層中含有大量殘余應(yīng)力，進(jìn)而產(chǎn)生裂紋。因瓦合金因其特殊的Fe與Ni的比例對材料組織產(chǎn)生特殊的影響，使材料膨脹系數(shù)明顯較低。本文是基于材料的因瓦效應(yīng)通過激光熔覆技術(shù)制備涂

2、層，并進(jìn)行組織和性能研究。
　　通過激光熔覆技術(shù)在45鋼表面制備了Fe-36Ni因瓦合金涂層。采用正交實(shí)驗(yàn)方法研究了激光功率、掃描速度、送粉率、搭接率等工藝參數(shù)對熔覆層表面裂紋及耐磨性的影響。利用正交實(shí)驗(yàn)法優(yōu)化了工藝參數(shù)，采用激光熔覆制備了Fe-Ni-Al(Ti)復(fù)合涂層。利用金相顯微鏡、XRD衍射儀、掃描電子顯微鏡、能譜儀對熔覆層的顯微組織以及物相組成進(jìn)行了研究，應(yīng)用多功能表面性能測試儀、磨損實(shí)驗(yàn)機(jī)和顯微硬度儀對熔覆層的摩擦系數(shù)

3、、磨損性、顯微硬度進(jìn)行了測試。
　　結(jié)果表明，四種參數(shù)對熔覆層裂紋及耐磨性都有影響，其中激光功率對兩指標(biāo)影響最大。當(dāng)激光功率為1400W，送粉率25g/min，掃描速度為270mm/min，搭接率為45%時，熔覆層表面裂紋最少，熔覆層耐磨性最高。Fe-Ni-Al合金熔覆涂層組織均勻致密，與基體形成良好的冶金結(jié)合。熔覆涂層物相為AlNi、Al0.9Ni1.1、γ-Fe以及α-Fe相。隨著Al的增加，熔覆涂層因瓦效應(yīng)逐漸被破壞；當(dāng)Al

4、含量為4%時，可以得到裂紋數(shù)量較少、耐磨性較高的熔覆涂層。激光熔覆Fe-Ni-Al合金涂層（多道搭接）磨損失重為0.0189g，涂層的耐磨性為基板45鋼耐磨性的4.6倍，大大提高了材料整體的耐磨性。
　　采用激光熔覆制備了Fe-Ni-Ti復(fù)合涂層。結(jié)果表明：材料的因瓦效應(yīng)可以有效地減少激光熔覆制備的涂層中的裂紋且可以細(xì)化晶粒、消除氣孔。熔覆層物相主要存在γ-[Fe、Ni]奧氏體、Fe0.64Ni0.36因瓦合金標(biāo)準(zhǔn)相、Fe3Ni2