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激光熔覆工艺对镍基碳化钛熔覆层组织的影响
激光熔覆工艺对镍基碳化钛熔覆层组织的影响
摘要:
激光熔覆工艺作为一种高能量、高密度的加工方式，在熔覆层制备领域具有广泛的应用前景。本文通过对镍基碳化钛熔覆层进行激光熔覆处理，研究了激光熔覆工艺对镍基碳化钛熔覆层组织的影响。结果表明，激光熔覆工艺能够显著改善镍基碳化钛熔覆层的显微组织，并提高其力学性能和耐磨性能。
关键词:激光熔覆;镍基碳化钛熔覆层;组织;力学性能;耐磨性能
1.引言
镍基碳化钛熔覆层具有很高的硬度、抗磨损和高温下的耐蚀性能，因此在石油、核能和航空航天等领域有着广泛的应用。然而，镍基碳化钛熔覆层的显微组织往往存在着不均匀、颗粒状和裂纹等缺陷，影响了其力学性能和耐磨性能。因此，如何改善镍基碳化钛熔覆层的组织结构，提高其性能是目前研究的热点。
2.实验方法
本实验选取了标准的镍基碳化钛粉末作为熔覆材料，通过激光熔覆设备对样品进行熔覆处理，并采用显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪等对熔覆层进行组织和相变分析。同时，通过Vickers硬度测试机和摩擦磨损试验机对熔覆层的力学性能和耐磨性能进行评价。
3.结果与分析
激光熔覆工艺能够在短时间内将镍基碳化钛粉末熔覆在基材表面，形成致密的熔覆层。熔覆层经过激光的高温熔化和快速凝固过程，其显微组织发生了显著的改变。在熔覆层表面附近形成了一层致密的晶粒区，晶粒尺寸较细小，形状规则。晶粒区下方是粗大的柱状晶粒区，晶粒尺寸较大。随着熔覆深度的增加，柱状晶粒区的尺寸逐渐增大。
经过X射线衍射分析，熔覆层主要由碳化钛和纳米尺寸的镍相组成。此外，熔覆层中还存在少量的片状碳化物和残留的基材相。通过对相变分析的研究，发现在激光熔覆过程中，碳化钛粉末与基材发生了反应，生成了碳化钛相和镍相。碳化钛相主要分布在熔覆层表面，而镍相主要分布在熔覆层内部。
通过Vickers硬度测试，激光熔覆后的镍基碳化钛熔覆层的硬度明显提高，达到了500-600HV。这是因为激光熔覆工艺能够提高熔覆层的致密性，减少了缺陷的存在，从而提高了熔覆层的硬度。
通过摩擦磨损试验，激光熔覆后的镍基碳化钛熔覆层的耐磨性能也得到了显著的提高。与未熔覆基材相比，熔覆层在摩擦磨损试验中呈现出更低的摩擦系数和磨损率。这是由于激光熔覆工艺改善了熔覆层的显微组织，减少了熔覆层表面的颗粒状缺陷和裂纹，从而提高了熔覆层的抗磨性能。
4.结论
本研究表明，激光熔覆工艺能够显著改善镍基碳化钛熔覆层的显微组织，并提高其力学性能和耐磨性能。激光熔覆后的镍基碳化钛熔覆层具有致密的晶粒区和粗大的柱状晶粒区，相变分析表明熔覆层主要由碳化钛和纳米尺寸的镍相组成。此外，激光熔覆工艺还能提高熔覆层的硬度和耐磨性能。因此，激光熔覆工艺可以作为一种有效的方法来改善镍基碳化钛熔覆层的质量和性能。
参考文献:
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