第十四届全国表面工程大会

       激光熔覆Ni60涂层具有高的硬度和耐磨蚀性，是工业中应用最广泛的镍基合金之一。然而，由于激光熔覆快速加热和冷却的特点，熔覆后的Ni60涂层易开裂，给工程应用带来了较大的困难。Ni60涂层通常由枝晶状的镍基固溶体、Cr的硼化物和碳化物、Ni₃Si以及Ni–B–Si三元共晶组织构成。大量富Cr的硼化物和碳化物相析出，提高了涂层硬度和耐磨性。在涂层残余应力作用下，硬质相和合金相界面易产生应力集中，当界面应力超过其强度极限时产生局部开裂现象。为改善涂层性能，大量研究主要集中在两个方面：一是加入强碳化物形成元素如Ta、Ti、Nb等，通过固溶强化和析出相强化提高涂层性能，二是加入陶瓷颗粒如WC、Cr₃C₂、TiC 等，提高涂层中硬质相的含量。然而，上述方法在提高硬度和耐磨性的同时，也增大了涂层的裂纹敏感性。如在涂层中加入能够促进固溶相生成的合金元素，则有助于减少块状析出相的生成，减少其裂纹敏感性。基于这一思路，本文探讨了Fe含量对激光熔覆Ni60AA涂层组织与性能的影响。
       在Ni60AA中分别加入5wt.%、10wt.%、15wt.%、20wt.%、25wt.%、30wt.%、34wt.%的Fe，采用激光熔覆制备涂层后，对其组织、结构和性能进行了详细的分析和探讨。结果表明，随着Fe含量的增加，激光熔覆Ni基合金涂层组织从椭球状γ-FCC+ 较大的块状富铬相+γ-FCC/(Ni₃B+Ni₃Si) 三元共晶组织（Ni60AA）逐渐转变为γ-FCC/(Cr, Fe)₇C₃ 共晶组织（Ni60AA+25wt.%Fe），涂层中大的块状析出相逐渐消失，Cr元素的分布更加均匀。不含Fe的Ni60AA涂层表现出最优的耐蚀性，加入5wt.%Fe后，涂层耐蚀性显著降低，但进一步增大Fe的含量，涂层耐蚀性逐渐提高，当Fe含量为25wt.%时涂层耐蚀性上升到极大值。Fe元素的加入有助于细化合金涂层组织，抑制硬质相得析出，提高Cr元素在涂层中分布的均匀性，有助于提高涂层的耐蚀性。但Fe含量过高，过量Fe的氧化物参与钝化膜的形成，涂层耐蚀性降低。加入25wt.%Fe的涂层具有和Ni60AA相近耐蚀性，耐磨性良好且显微硬度远高于基体。随着涂层中固溶相含量的增多、析出相减少也降低了其裂纹敏感性。这为降低涂层成本，促进镍基合金涂层在磨蚀性环境中的应用提供了一个新途径。
 

激光熔覆；Ni基合金；Fe含量；耐蚀性；涂层