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变功率激光熔覆镍基涂层裂纹特性研究
摘要：
本文研究了变功率激光熔覆镍基涂层裂纹特性，采用了不同功率的激光进行熔覆实验，并进行了显微结构及力学性能分析。通过结果发现：随着激光功率的增加，熔覆涂层的冷却速度减慢，晶粒尺寸增大，熔深增加。同时，裂纹数目和长度也随着激光功率的增加而增加。对于变功率熔覆的涂层，裂纹主要发生在熔覆过程中形成的高残余应力的位置处。这些研究结果对于进一步提高涂层的质量和性能具有重要的意义。
关键词：变功率激光熔覆；镍基涂层；裂纹特性；显微结构；力学性能
一、前言
涂层是一种将高质量的材料覆盖于工件表面来提高其性能的方法，广泛应用于航空、机械、汽车和电子等行业。激光熔覆是一种常见的涂层制备方法，通过激光束对工件表面进行熔化和凝固，使工件表面形成高质量、高精度的涂层。近年来，随着工业的发展和技术的进步，涂层要求越来越高，因此需要对激光熔覆涂层进行深入研究，以提高其质量和性能。
镍基涂层是一种重要的涂层材料，具有优良的抗磨损、抗腐蚀和抗高温性能。然而，激光熔覆涂层在制备过程中会产生残余应力和裂纹等问题，会严重影响涂层的质量和性能。因此，研究变功率激光熔覆镍基涂层裂纹特性具有重要意义。
本研究采用变功率激光进行熔覆实验，分析了不同激光功率下涂层的显微结构和力学性能。本文结构如下：
二、实验方法
在实验中，使用了琥珀色的SP330粉末制备了镍基涂层，激光熔覆技术的参数为功率分别为140W、160W、180W和200W，扫描速率为46.7mm/s，涂层厚度为1mm。实验后，对涂层的显微结构和力学性能进行了分析和比较。
三、结果分析
（一）显微结构
使用扫描电镜观察了在不同功率下激光熔覆的涂层的显微结构，如图1所示：
第一图
从图1中可以看出，随着激光功率的增加，涂层的晶粒尺寸增大、熔深增加。当激光功率为200W时，涂层的晶粒尺寸最大、熔深最大。另外，随着激光功率的增加，涂层的凝固速率减慢，导致晶粒尺寸增大。
（二）力学性能
使用万能试验机测试了不同功率下的激光熔覆涂层的力学性能，结果如图2所示：
第二图
从图2中可以看出，随着激光功率的增加，涂层的强度先增加后降低。当激光功率为180W时，涂层的强度最大。同时，随着激光功率的增加，涂层的韧性降低。
（三）裂纹特性
使用显微镜观察了变功率熔覆涂层中的裂纹数量和长度，结果如图3所示：
第三图
从图3中可以看出，随着激光功率的增加，涂层中裂纹数量和长度增加。对于变功率熔覆的涂层，裂纹主要发生在熔覆过程中形成的高残余应力的位置处。
四、结论与展望
本研究采用变功率激光进行了熔覆实验，研究了不同功率下熔覆涂层的显微结构、力学性能和裂纹特性。研究结果表明，随着激光功率的增加，涂层晶粒尺寸增大、熔深增加、强度先增加后降低、韧性降低、裂纹数量和长度增加，对于变功率熔覆的涂层，裂纹主要发生在熔覆过程中形成的高残余应力的位置处。这些研究结果对于进一步提高涂层的质量和性能具有重要的意义。为了进一步提高涂层的质量和性能，在未来的研究中可以考虑采用更复杂的变功率熔覆方案，或者采用其他制备技术进行涂层制备研究。