由于非晶合金多层熔覆过程中的往复加热和冷却过程 ， 随后的熔覆层将对熔覆层产生退火作用 ， 使现有的非晶涂层在一定程度上结晶 。 深入研究了热影响区和退火对非晶涂层晶化的影响 。 从图9（a）（b）可以看出 ， 随着熔覆层的增加 ， 微观结构从γ-Fe演变为α-Fe固溶体 ， 然后形成晶相和非晶相的混合物 。 如图9（c）所示 ， 非晶相比率随着熔覆层的增加而增加 ， 这逐渐增加了涂层的显微硬度 。 此外 ， 激光重熔可以提高涂层的非晶形成能力和性能 。 工艺参数的合理选择以及激光重熔对涂层宏观尺寸的影响有待进一步研究 。 除铁基非晶合金外 ， LC中还使用了镍基、锆基和铝基非晶合金 。
图9 具有不同覆层的涂层的微观结构、XRD图谱和显微硬度测试 。
3.1.3. 单晶合金
与多晶合金相比 ， 单晶合金具有良好的蠕变强度、低周疲劳和热疲劳 ， 因此单晶镍基高温合金在高温燃气轮机叶片中的应用已有十多年的历史 。 许多学者研究了LC单晶合金 ， 并将其用于单晶叶片修复和其他领域 。
对于单晶合金的液晶 ， 杂散晶粒的形成不利于单晶相的外延生长 。 因此 ， 应全面分析杂散颗粒的体积、方向和控制 。 图10（a）显示了同轴喷嘴不同倾角下模拟和实验微观结构的比较 。 当同轴喷嘴倾斜至+45°时 ， 熔覆深度超过前一熔覆层顶部等轴杂散晶粒的高度 ， 这意味着使用适当角度的同轴喷嘴熔化杂散颗粒 ， 从而实现连续外延晶粒生长 。 通过预热或预冷改变基板温度对杂散晶粒的影响和机理需要进一步研究 。 激光扫描方法、冷却条件等也会对杂散晶粒的体积、取向和分布产生一定影响 。
【综述：激光熔覆的研究与发展现状（2）】
图10 （a）不同倾角下模拟和实验熔敷焊道微观结构形成的比较 。 （b）样品A和接头区微观结构的光学显微照片 。 （c）样品A的流场计算结果 。
Wang等人采用理论和实验方法对单晶高温合金熔覆层的宏观尺寸和微观结构进行了大量研究 。 通过矢量化方法 ， 模拟和预测了熔池的大小以及枝晶的生长方向、速度和温度梯度 ， 实验结果证实了这一点 。 如图10（b）所示 ， 枝晶的外延生长方向偏转超过20° ， 并产生新的晶界 ， 这可以通过熔体池的流场合理解释（图10（c）） 。 此外 ， 还通过模拟分析了激光扫描速度对熔池宏观形貌和微观结构的影响 ， 结果表明 ， 模拟的晶粒生长方向与实验一致 。 随着扫描速度的增加 ， 一次枝晶间距和界面厚度减小 。 然而 ， 该模型忽略了杂散晶粒的形成 ， 因此模型的准确性有待进一步提高 。 同时 ， 还可以分析激光功率等参数对单晶激光熔覆层的影响 。
3.1.4. 高熵合金
高熵合金也称为多原理合金 ， 它打破了基于一种或两种元素的传统合金 。 研究表明 ， HEA具有高强度和硬度、良好的耐磨性和耐腐蚀性以及耐高温软化的优点 。 近年来 ， 它已广泛应用于航空航天、机械等领域的液晶显示 。 不同的元素具有不同的属性 。 例如 ， Al、Ti、Mo等元素有利于BCC固溶体的形成 ， 而Cu、Co、Ni等元素有利于FCC固溶体的形成 。 其中 ， Cu元素的加入也会产生纳米相 ， Co元素可以提高合金的塑性和耐磨性 。 同时 ， 镍可以提高合金的耐蚀性和高温抗氧化性 。
LC工艺参数与熔覆层微观结构和尺寸的变化直接相关 。 合金元素的加入可以改善熔覆层的某些性能 。 激光功率影响温度梯度和热流方向 ， 从而改变涂层的微观结构 。 由于液晶冷却速度过快 ， 发生固溶强化 ， 元素偏析减弱 ， 从而产生比铸造结构更均匀、更致密的液晶结构 ， 从而提高拉伸性能 。 然而 ， 本文仅分析了激光功率、扫描方法等对CrMnFeCoNi HEA的影响 ， 可以更全面地研究工艺参数对涂层的影响 。
由于其固溶强化、细晶粒强化和一定程度的弥散强化 ， HEA覆层的耐磨性和耐腐蚀性得到了显著提高 。 Wang等人研究了M2工具钢上LC-MoFe1.5CrTiWAlNbx-HEA涂层的硬度和耐磨性 。 图11（a）显示了涂层的XRD图案 ， 结果表明涂层主要是BCC、（Nb ， Ti）C和C14 Laves相 。 涂层的显微硬度随铌含量的增加而增加 。 如图11（c）所示 ， 当x=3时 ， 显微硬度达到最大910HV0.2 ， 远高于耐磨基材 。 同时 ， 从图11（b）（d）可以看出 ， HEAs涂层的摩擦系数和磨损量明显低于基体 。 然而 ， 为了实现协同作用 ， 应进一步研究增强相和基体的数量和形状的控制 。
图11 （a） HEAs涂层的XRD图谱 。 （b） HEAs涂层与基体的摩擦系数曲线 。 （c）涂层的平均硬度 。 （d） HEAs涂层和基材的磨损体积损失 。
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