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激光比能对熔覆层组织与稀释率的影响

作者:admin 来源: 日期:2016/8/25 19:56:18

   激光熔覆过程中涉及的激光工艺参数包括激光功率P、激光光斑直径D,激光扫描速度V、多道搭接率等,这些工艺参数对Ti-AI/陶瓷复合涂层的质量均有影响。


   AI+35%(质量分数)TiC与AI+45%(质里分数)TiC激光熔覆层的稀释率与激光比能的关系分别如图3.10 (a), (b)所示,随着激光比能的增大,材料的稀释率增大。这是由于激光比能增大了基材熔化面积。稀释率随着TiC含量的增加而减小。TiC含量增加后,激光束通过复合涂层传导到基材的能里随之减少,基材熔化体积也相应减少,因而稀释率降低。选择合适的激光比能时,要考虑到基材与涂层的结合情况以及熔覆层的表面质最。Al十25%(质量分数)TiC为预置涂层粉末时,采用氩气作为保护气体,其他工艺参数与试验结果如表3.2所示。



   对试样所做的金相形貌分析如图3.11所示,激光熔覆层的形貌呈“月牙状”。这是由于激光束能最密度为高斯分布,中心能量高,边缘低。表3.2与图3.11表明,当扫描速度一定时,随着激光功率的增大,合金化层的厚度逐渐增大。当激光功率一定时,激光束扫描速度越大,激光熔覆层厚度越小。


   图3.12 (a)当激光比能为6kJ/cm2时,AI+25%(质最分数)TiC激光熔覆层的截面组织金相照片,从图中可以看出较多裂纹在该熔覆层的结合区产生。当激光比能上升为9.5kJ/cm2时,Al十25%(质量分数)TiC激光熔覆结合区组织形貌如图3.12 (b)所示,在此激光比能下熔覆层结合区质量良好,结合带处没有气孔等缺陷产生。在Al+35%(质量分数)TiC激光熔覆层中,当激光比能为6kJ/cm2时,大气孔与裂纹分别出现在Al十35%(质量分数)TiC激光熔覆层熔覆区与结合区,如图3.12 (c)、(d)所示。


   当激光比能为6kJ/cm2时,激光比能偏低,熔池存在时间过短,熔池产生的气体没有充足的时间溢出,导致气孔产生;另一方面,熔池底部温度较低且黏度较大,处于熔池底部的颗拉可被黏滞力较大的熔体拖住进行充分熔化或与熔体中的某些元素反应。如果在熔化或反应过程中产生气体,则这些气体很难从凝固状态且黏


稠度较大的熔池中逸出,因而滞留于熔池边缘处形成气孔。因此,在此激光比能下,大量气孔在Al+3%(质量分数)TiC激光熔覆层中产生。


   当激光比能为9.5kJ/cm,时,Al+35%(质最分数)TiC激光熔覆层与基材的交界处有明显的白亮冶金结合带产生,且没有气孔及裂纹产生,如图3.12 (e),(f)所示。这是因为随着激光比能的增大,熔池存在时间较长,预置合金粉末得到充分熔化,有利于激光熔覆层质量的改善。


   图3.13表明,当激光比能范围为5^10 kJ/cm2时,Al+25%(质量分数)TiC激光熔覆层的显微硬度与激光比能大小成正比。


   分析可知,在较低激光比能条件下,Al+25%(质量分数)TiC激光熔覆层质量较差且有气孔及裂纹产生,预置涂层粉末无法充分熔化并析出,导致熔覆层的显微硬度较低。随着激光比能的增大,熔覆层质量得到了明显改善,预置涂层粉末可充分熔化。在熔池冷却过程中,TiC析出,弥散分布在Ti-Al基底上,对熔覆层起



到弥散强化作用,可明显提高熔覆层的显徽硬度。但当激光比能过高时,熔池存在时间过长,TiC生长时间也随之增长,熔覆层组织随之变粗,硬度降低。







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