激光熔覆制备ZrC颗粒增强金属基复合表层组织.pdf

《激光熔覆制备ZrC颗粒增强金属基复合表层组织.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、第23卷第2期焊接学报VOI.23NO.22002年4月TRANSACTIONSOFTHECHINAWELDINGINSTITUTIONApriI2002"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""激光熔覆制备ZrC颗粒增强金属基复合表层组织张庆茂l，2，何金江l，刘文今l，钟敏霖l（l.清华大学机械系激光加工研究中心，北京l00084；2解放军军需大学，长春l30062）摘要：采用激光熔覆搭接技术，在中碳钢基体上制备出原位析出的颗粒增强金属基复合材料表层。利用光学

2、显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪，对熔覆层显微组织特征以及硬质颗粒的分布规律进行了观察、分析。熔覆层显微组织特征是树枝状的先共晶奥氏体分布在共晶基体上的亚共晶组织；组织发生了马氏体相变；熔覆层与基体成良好的冶金结合；熔覆层内析出的颗粒是以ZrC为主的复合碳化物，分布在枝晶内与枝晶间。随多道搭接的进行熔覆层组织中枝晶的排列方向由平行变得紊乱；奥氏体转变为马氏体的数量增多；熔覆层中颗粒数量增多，颗粒尺寸变大。关键词：搭接熔覆；原位析出；亚共晶组织；马氏体相变中图分类号：TGl59.99文献标识码：A文章编号：0253-360X（2002）02-22-0

3、40序言微组织特征及硬质颗粒的分布规律进行了观察、分析，以期能为今后激光熔覆技术制备颗粒大小、数目前原位自生颗粒增强金属基复合材料的制造量、分布可控，强韧性适当匹配，集梯度功能和原位方法主要是大块整体制造，而材料的失效（诸如腐自生颗粒增强为一体的金属基复合材料表层及其工蚀、磨损、疲劳等）大多发生在部件的工作表面，需要业化应用提供一些基础数据。对其表面进行改性与强化。为满足部件的服役条件而采用大块的原位自生颗粒增强金属基复合材料制l试验方法造，不仅浪费材料，而且成本极高。因此，利用激光熔覆的方法制备与基材呈冶金结合的原位自生颗粒1.1试验材料增强金

4、属基复合材料表层不仅是工程实践的迫切需基体材料为45号中碳钢，试样尺寸为25mmX要，也是激光表面改性技术发展的必然趋势。5mmXllmm，熔覆材料为自行研制的具有良好成激光熔覆技术制备原位自生颗粒增强金属基复形的FeCSiBRE系合金粉末［7］。添加的强碳化物形合材料、功能梯度材料表层已有报道，但大部分停留成元素Zr为分析纯，粉末尺寸在40~60之间，Pm在组织、性能分析，工艺参数的控制阶段，增强相的添加量为l%6%。尺寸、间距和所占的体积比还不能达到可控制的水1.2试验方法及工艺条件平［l4］。目前研究较多的是Ti、W、Si、Nb、Zr、MO

5、的采用PRC3kW快速轴流的CO2气体激光器，激碳化物、硼化物、氮化物等［5］。其中ZrC具有较高的光输出功率为l.5kW，烧痕法估测激光束直径为熔点、密度和硬度，作为强化相能够直接阻止位错的!4mm。将混合均匀的熔覆粉末用特制的粘结剂调移动或稳定晶界和亚晶界，限制可移动位错的滑移制成糊状，预涂在清洗干净的试样上，预涂层厚度或攀移，因而能够提高材料磨损抗力和强度，尤其提0.7mm，在空气中自然干燥。在氩气保护下，进行高材料高温蠕变抗力，具有较好的应用前景［6］。但多道激光熔覆搭接试验，搭接顺序为t!o!＠!目前有关激光熔覆制备大面积原位自生ZrC

6、颗粒增＠，搭接率为30%，见图l。其中!、"、#、$分别为强金属基复合表层的研究还未见报道。因此，本文单道熔覆层的宽度、高度、基体熔化深度和相邻两道通过在自行研制的铁基合金粉末中添加强碳化物形搭接的宽度。为避免多道搭接过程中的热积累，逐成元素Zr，采用激光熔覆搭接技术，制备了大面道提高搭接熔覆时的扫描速度，对应于多道搭接试积原位自生颗粒增强复合材料表层，并对熔覆层显验各个单道熔覆工艺参数见表l。沿垂直于扫描方向将多道搭接熔覆层切开，利用光学显微镜、扫描电收稿日期：200l-ll-0l子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪，对熔覆层显微组基金项目：清华大学

7、985重点项目；清华大学实验室开放基金（THSJZ）织特征、相组成以及硬质颗粒的分布规律进行了观第2期张庆茂，等：激光熔覆制备ZrC颗粒增强金属基复合表层组织23察、分析。图1多道搭接顺序示意图Fig.1Schematicdiagramshowingoverlappingorder图4搭接试验条件下熔覆层的SEM形貌表1搭接熔覆试验工艺参数Fig.4SEMmicrographsofdifferenttracksTable1Processingparametersofoverlappingunderoverlappingexperimentalco

8、nditioncladdingexperimentsprocesses!"#$Scanningspeed-l）55.86.56.5!s（