按照材料的供货最初情况,可将熔覆材料大致分成粉状、膏状、条状、棒状和片状,当然使用最多的是粉状材质。如果通过材料组成分类,就大致可以归纳为陶瓷类粉末、复合型粉末和金属类粉末等。其中,自熔性合金粉末的研究最多。82247
添加能够超强脱氧并可以自熔得系列元素合金粉末称为自熔性合金粉末。这些合金粉末在熔覆过程中都具备良好的造渣特性。首先要与构件内零部件表面氧结合熔融成熔点较低的硅酸盐后覆及在熔池之上。这样的话就可以保证熔化的金属不被氧化而改善基体的润湿性,减少杂质参入,降低含氧量,进而提升性能。从我们最初开始研究激光熔覆以来,首先选用的是Co基、Fe基和Ni基类自熔性合金粉末。研究表明,这一系列的合金粉末对所要熔覆的基体的适用性很好,可以制备出低含氧量与低孔隙率的涂层。
运用在化学、电气、冶炼等生产领域的Co基熔覆粉末具备优良的抗高温与高耐磨性等特点。由于Co基合金粉末的较好润湿性以及较之碳化物来说的低熔点,还有加热后Co对熔化的优先进行特性并且凝固时的形成新物相性都强化了涂层特质。当前,Ni-Cr-C-Fe等合金是Co基的主要合金元素。因为在Ni元素的作用下,Co基合金的热膨胀系数会显著降低,熔化时的温度范围也会缩小,这将极大地减轻裂纹的产生,增强润湿性。C。Chabrol等人[16]用大功率型的激光器在低碳钢基体上熔覆一层合金粉末。试验结果表明:通过对涂层的应力分析不难看出其存在的应力状态主要是拉应力;而在基体和涂层界面处的基体方面主要受到压应力作用,并且在距离界面的长度增加时,基体内竟然出现了最高压力值。论文网
在对零件局部的耐磨性要求高且要能够很容易变形,而且基体多半是低碳钢或铸铁,这就需要用到Fe基合金粉末。因为这样会带来诸如成本降低,耐磨性高等优良性能。然而它自身存在很多缺点:自熔性差,孔隙率高,极易氧化,且涂层易开裂。当然,这是与Co基和Ni基对比下来的结果,这也掩盖不了Fe基作为合金粉末的可能。B-Si-Cr等相关元素在Fe基合金粉末设计上扮演了增强硬度和提升耐磨性的关键性作用。陈惠芬等人[17]熔覆Fe-Cr-Ni合金粉末在16Mn钢基体上。研究结果表明:胞状晶和树枝晶构成了涂层的主要组织。而在涂层上主要是不平衡的(Fe、Cr)相与(Fe、Ni)相共存。李胜等人[18]将Fe基合金粉末熔覆于中碳不锈钢上进行研究并发现:涂层的显微组织和性能会由细小的碳含量变化而变化;在只改变碳含量在0。3%~0。4%范围变化的情况时,涂层硬度与韧性会随着碳含量减小而有所提高。同时,裂纹的产生将会被抑制。从所有探讨的情况来分析,不同的合金粉末有不同的特异性。若考虑自熔性与耐磨,抗蚀,抗氧化等优点,Co和Ni基更具有优势,但这就没有Fe基那么便宜,成本相对来说就会较高。但就其性能改善来说还是不选择Fe基合金粉末。总之,如何选用还得最终看在实际方面的应用要求来决定。
因为具有适宜价格,耐蚀性好,润湿性也好,以及自润滑性等优点Ni基合金粉末得到广泛的应用。因为要求熔覆后的构件涂层要耐磨、抗高温疲劳、耐腐蚀并且比Fe基激光熔覆功率高,这就很大程度的要求应用Ni基合金粉末。通过各大元素的奥氏体强化,同时利用Ti-Al等元素的化合物沉淀强化,以及Co-Zr-B等元素的晶界强化构成了Ni基合金粉末的合金化原理。唐英等人[19]将Ni-Si-Cr-B-C合金元素熔覆在中碳钢表面。试验结果表明:高硬度碳化物的形成主要由于元素的加入。正因为如此,涂层的硬度将会提高进而提升其耐磨性。这是由弥散强化结果所致;另一方面,B、Si 元素既可以充当自身熔化剂和脱氧剂来增强其润湿性。另一方面,通过弥散强化和固溶强化来使涂层的硬度和耐磨性均有所提高;另一加入的元素Cr由于起到了钝化涂层氧化,又因为处于规则面心立方晶体结构中,使晶体的固溶作用产生作用。正因为这些原因,才正好提升了耐蚀性与耐磨性且具有很强的抗氧化性。另外富于的元素形成化合物坚硬相,大大地提升了涂层的优异性能。陈大明等人[20]将Cr-Fe-Mo-W-B-Si的镍基合金熔覆在模具钢上,这些元素构成的镍基合金很明显的看出它的强化机制是固溶强化。在镍基合金里加入了Si和B元素极大地改善了涂层的优秀性能。王华明等人[21]将Ni-Ti-Si混合粉末熔覆在合金钛的表面以期制备出金属间化合物和金属间硅化物的增强相的混合基体复合涂层。其试验结果明确表明了:滑动的摩擦情况下,耐磨性优良代表了其涂层的优越性。 激光熔覆材料体系国内外研究现状:http://www.youerw.com/yanjiu/lunwen_96437.html