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激光熔覆镍基合金组织与性能的研究
一、引言
镍基合金是一种高性能、高温、腐蚀、磨损等耐久性材料，并在航空航天、能源、化工等行业广泛应用。激光熔覆是一种复杂的金属加工技术，能够制造出高质量的涂层。本文选取激光熔覆技术制备的镍基合金涂层为研究对象，探究激光熔覆工艺条件对涂层组织和性能的影响，进一步提高涂层质量和应用性能。
二、实验部分
1.实验材料
本实验采用的镍基合金涂层为NiCrFeBSiCAlMo合金，底材为Q235钢。
2.实验方法
选取不同的激光功率、扫描速度和熔化率等工艺参数进行激光熔覆，获得不同工艺条件下涂层的组织和性能。对涂层的晶体结构、显微组织、化学成分、硬度和耐腐蚀性能等进行测试和分析。
三、实验结果及分析
1.分析涂层组织
通过显微组织观察和扫描电镜测试发现，激光熔覆制备的NiCrFeBSiCAlMo合金涂层具有致密、均匀的晶粒结构，晶界清晰明显。涂层的结晶方式呈现出熔池共晶形长大，晶粒尺寸大小随着激光功率的升高和熔化率的增大而增大。
2.分析涂层化学成分
采用能谱仪对涂层进行化学成分分析，发现涂层中含有Ni、Cr、Fe、B、Si、C等元素。其中，Ni占比最高，Cr和Fe次之，Si、B和C含量较低。随着激光功率和扫描速度的升高，涂层中Ni和Cr含量有所增加，而Fe含量有所降低。推测是激光熔覆条件的变化导致了涂层化学成分的变化。
3.分析涂层机械性能
采用硬度试验机进行硬度测试，结果表明，涂层的硬度随着激光功率和扫描速度的增加而增加，达到最高值后随着熔化率增加而逐渐降低。并且，涂层的硬度明显高于底材的硬度，达到了二倍左右。这是由于镍基合金涂层中含有较高比例的硬质相，从而导致涂层硬度提高。
4.分析涂层的耐腐蚀性能
采用盐雾试验对涂层进行耐腐蚀性能测试，结果显示，在不同的激光功率和扫描速度下，涂层的腐蚀性能均较好，表面未发现明显腐蚀和破损。随着熔化率的提高，涂层腐蚀性能略有下降，但在盐雾腐蚀环境下，涂层的耐腐蚀性能依然表现出色。
四、结论
以上实验结果表明，激光熔覆工艺参数对涂层的组织和性能具有一定影响。随着激光功率和扫描速度的增加，涂层的晶粒尺寸增大、硬度提高，含Ni和Cr的比例增加、Fe含量降低，但在足够的熔化率下，涂层仍具有良好的耐腐蚀性能。因此，我们可以选择适宜的激光功率、扫描速度和熔化率等工艺参数，制备出高质量、高硬度、高耐腐蚀性的NiCrFeBSiCAlMo合金涂层。