综述:激光熔覆的研究与发展现状(2)


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长三角G60激光联盟导读
据悉 , 本文从过程模拟、监测和参数优化等方面详细介绍了液相色谱法 。 同时 , 随着高熵合金、非晶合金和单晶合金在液晶材料中逐渐显示出相对于传统金属材料的优势 , 本文对液晶材料系统进行了全面的综述 。 本文为第二部分 。
3 激光熔覆材料系统
在LC过程中 , 除了工艺参数对熔覆层的微观结构和表面质量有重要影响外 , 所选熔覆材料的物理和化学性能也对其有重要影响 。 一般来说 , 除了考虑覆层材料的性能外 , 它还应与基材具有良好的兼容性和润湿性 。 目前 , 液晶材料已经从单一金属或陶瓷发展到多合金或多陶瓷 。 此外 , 具有良好硬度和韧性的金属基复合材料也得到了广泛的应用 。 单晶合金、非晶合金和HEA等材料也成为当前研究的重点 。 液晶材料系统通常可分为以下几类 。
3.1. 金属和合金
3.1.1. 单一金属或合金
单一金属粉末或合金是液晶的基本材料 , 在液晶中起着重要作用 。 目前 , 铁基、镍基、钴基自熔合金粉末已广泛应用于液相色谱 。 特别是镍基粉末 , 具有良好的耐磨性、耐腐蚀性和适中的价格 。 此外 , 还使用了其他多组分合金和金属间化合物 。

对使用800?W生产的收到的粉末沉积样品进行EBSD分析 。 a:微观结构;b:铁的EDX图;c:反极图 。
不同的工艺参数对铁基、镍基和钴基涂层的微观结构有重要影响 , 进而改变涂层的耐磨性和耐蚀性 。 Jelvani等研究了不同LC工艺参数下Inconel 718合金的凝固过程和微观结构 。 结果表明 , 熔覆层的微观结构为柱状枝晶和微枝晶颗粒 。 随着激光功率从150 W增加到300 W , 扫描速度从4 mm/s增加到6 mm/s , G/R比减小 , 界面二次臂间距从1.08减小到0.98 。 此外 , 送粉速度的增加也促进了等轴晶的形成 。 然而 , 如何准确地控制送粉速度还需要进一步研究 。
金属间化合物具有耐热性、高比强度和高抗氧化性等优点 。 涂层中的元素通常与基体元素结合形成增强相 , 从而提高涂层的硬度 。 图8(b)(c)分别为LC1(Fe-Cr-Mo-W-V)涂层的BSE显微照片和EBSD相图 。 从图8可以看出 。, 涂层组织由共晶碳化物、马氏体枝晶间网络和残余奥氏体组成 。 由于晶体结构相似 , 从图8(a)可以看出 , VC碳化物和奥氏体结合在一起 。 当再加热后残余奥氏体转变为马氏体时 , VC、Mo2C和Cr23C6碳化物占很大比例 。 反极图(IPF)(图8(c))显示了非均匀分布的晶粒取向 。 此外 , 钛钴、铜铬、钛铝硅、铜钛镍、钨铬钴等也常用于LC 。

图8 带有EDS图像的LC1的BSE显微照片和EBSD相位图 。
3.1.2. 非晶态合金
当原子在凝固过程中不能有序结晶时 , 就会形成非晶态合金 。 获得的固体合金具有长程无序结构 , 结晶合金中没有晶粒和晶界 。 非晶态合金具有优越的硬度、良好的耐腐蚀性和较大的弹性应变极限 。 同时 , 它具有金属的韧性和陶瓷的稳定性 。 由于液晶中的加热和冷却速度极快 , 因此制备非晶涂层在理论和技术上都是可行的 。

模拟激光熔覆和重熔过程中的温度场分布 。
由于熔体池中的对流、传质、传热和界面扩散反应 , 很难在液相色谱中获得完全非晶态的涂层 。 涂层通常是由非晶、纳米晶和金属化合物相组成的复合结构 。 通过分析LC工艺参数对非晶形成能力的影响 , 对获得高比例的非晶相和高质量的涂层具有重要意义 。 Ibrahim等人研究了ASTM F2229无镍不锈钢基材上的LC-Fe基非晶涂层 , 并分析了不同激光功率和扫描速度下涂层结构和性能的变化 。 结果表明 , 激光功率的降低和扫描速度的提高都会增加涂层中的非晶比 , 从而提高涂层的显微硬度 。 然而 , 当激光功率增加33.33%时 , 扫描速度需要增加150%?200%以获得大致相同的微观结构和硬度 , 这表明激光功率对非晶相的形成有更大的影响 。 然而 , 需要进一步研究来评估这种非晶涂层的磨损和腐蚀行为 。 优化工艺还可以减少非晶涂层的包层缺陷 。

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