《激光熔覆铁基非晶合金涂层的性能》
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摘 要：当前,人们可以采用激光熔覆技术制备铁基非晶合金涂层,其结构和性能优良,与传统制备技术相比,该技术具有显著的优越性.因此,本文分析了涂层厚度、激光熔覆工艺参数、微量合金元素的种类和含量对铁基非晶涂层性能的影响,以期优化激光熔覆非晶涂层的制备工艺.
关键词：激光熔覆;非晶涂层;性能
中图分类号：TG139.8文献标识码：A文章编号：1003-5168（2020）02-0128-02
Abstract： At present, people can use laser cladding technology to prepare iron-based amorphous alloy coatings, which he excellent structure and performance. Compared with traditional preparation technologies, this technology has significant advantages. Therefore, the effects of coating thickness, laser cladding process parameters, types and contents of trace alloying elements on the properties of iron-based amorphous coatings were analyzed in this paper, in order to optimize the process of laser cladding amorphous coatings.
Keywords： laser cladding;amorphous coating;performance
非晶合金又名金属玻璃,是指液态金属在急速冷却过程中结晶过程受阻而形成的一种新材料.其基本呈拓扑密堆长程无序、短程有序的结构,没有位错、晶界和层错等.非晶合金具有优良的物理性能和化学性能,被广泛应用于化工、电子、军工以及机械加工行业,前景广阔.
目前,人们可以采用激光熔覆技术[1-3],将涂层粉末熔化在基材表面,使其快速凝固,形成非晶合金涂层.该技术具有冷却速度快、热影响小、无污染等优势.激光熔覆技术是一种制备非晶涂层的新工艺,可以加快工业化发展,所以受到人们的广泛关注.铁基、锆基、镍基、铜基等是目前最常见的利用激光熔覆技术制备的非晶涂层,本文主要研究了影响铁基非晶涂层性能的工艺参数.
1 涂层厚度对铁基非晶涂层性能的影响
铁基非晶合金是目前应用最为广泛的涂层,其具有良好的化学、物理和力学性能,生产成本较低[4-6].激光熔覆技术是制备铁基非晶涂层的有效方法,在利用激光熔覆技术制备Fe40N36Cr2Si8B14非晶涂层时,Si和B两种元素的含量因烧损而降低,导致非晶和微晶并存.人们可以利用AISI1045钢制备1.2 mm非晶涂层,其硬度可以达到1 270HV,耐腐蚀性良好;可以利用304L钢制备非晶复合涂层,涂层由非晶相和晶相组成,非晶相的沉积层数与其硬度、耐磨性呈正比;可以利用4130钢制备非晶复合涂层,非涂层冷却造成非晶相和晶相并存,其耐腐蚀性强.
2 激光熔覆工艺参数对铁基非晶涂层性能的影响
有研究以304L钢为原材料,采用预置粉末法制备非晶涂层,结果发现,当激光扫描速率达到400 mm/min,晶化温度为790～830 K时,非晶相和其他金属化合物组成的非晶涂层耐磨性最佳[7].另外,激光功率直接影响非晶涂层性能,非晶涂层的稀释率与激光功率呈正比,而涂层硬度与激光功率呈反比.当激光功率达到1 050 W时,人们可以获得硬度最佳的涂层（硬度为基材的5倍）.
戴文攀等利用45钢开展激光熔覆试验,制备Fe60Nb20Ti20非晶涂层,研究了激光功率、扫描速率和涂层厚度三个工艺参数对铁基非晶涂层性能的影响[8].结果发现,涂层缺陷的成因有二,一是激光功率低,非晶粉末熔量少,二是激光功率高,温升较大.所以,人们要提升激光扫描速率来降低涂层缺陷,但是扫描速率过低会造成涂层稀释度下降,导致涂层产生裂纹,降低涂层性能.另外,涂层厚度过小,会影响涂层的均匀度,涂层厚度过大,会影响冶金结合效率.
3 微量合金元素的种类和含量对铁基非晶涂层性能的影响
添加适当的微量合金元素是提升非晶涂层性能的有效方法.Zhang等人将不同比例的硅元素添加到Fe32Ni32Si16B18Nb2、Fe31Ni31Si18B18Nb2和Fe30Ni30Si20B18Nb2三种非晶复合涂层中,最终获得不同性能的涂层[9].试验结果表明,当硅原子的比例为18%时,人们可以获得最大非晶比例的涂层,涂层耐磨性最佳.另外,在使用低碳钢制备非晶涂层时,人们可以添加不同比例的碳元素,使其生成NbC硬質相,提升涂层的硬度性能.当碳元素比例为17%时,涂层硬度最高（1 240 HV）,是铁基体的6倍.
4 激光熔覆非晶涂层的制备工艺优化
非晶涂层的非晶含量与激光熔覆工艺参数有较大的关系[10].起初,随着激光功率的增加,非晶涂层的非晶含量会逐渐升高;当非晶含量达到峰值后,随着激光功率的增加,非晶含量会逐渐减少,从而影响非晶形成的效果.过高的激光功率会造成涂层稀释率过大而降低非晶含量,过低的激光功率会造成非晶不均匀.激光扫描速率也是影响非晶涂层性能的重要因素.多数学者认为,提高激光扫描速率,可以提升非晶含量;少数学者认为,提高激光扫描速率会减少熔池凝固时间,造成合金元素不能充分扩散,脱离非晶形成范围,降低非晶形成比例.
5 结论
激光熔覆技术是制备非晶涂层的有效方法,本文主要研究了涂层厚度、激光熔覆工艺参数、微量合金元素的种类和含量对铁基非晶涂层性能的影响.目前,人们很少研究预置粉末的厚度和同步送粉速率对非晶涂层性能的影响,其值得深入探究.另外,人们可以从微观方面入手,优化激光熔覆工艺参数,准确控制复合涂层的非晶相形成比例,同时研究其他元素添加比例对非晶涂层性能的影响.
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上文总结:本文论述了关于经典非晶合金和激光专业范文可作为激光熔覆方面的大学硕士与本科毕业论文非晶合金和激光论文开题报告范文和职称论文论文写作参考文献.
非晶合金和激光引用文献:
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