激光熔覆

二、实验方法
• 1.激光熔覆涂层制备：
• 粉末成分配比：预期性能(耐磨TiC、Cr7C3、
Ti5Si3，耐蚀Cr3Si，抗氧化Al2O3、SiC)、合金相 图(基材+合金粉末)
• 加工工艺参数：激光功率、光斑直径、扫描速
度、送粉速度(粉末预置厚度)、搭接率(多道熔覆)
• 2.组织分析
• 宏观：
• 激光熔覆： 激光熔覆技术兴起于上世纪八十年
代，亦称激光包覆或激光熔敷，是一种新的表面 改性技术，它通过在基材表面添加熔覆材料，并 利用高能密度的激光束使之与基材表面一起熔凝 的方法，在基材表面形成与其为冶金结合、具有 成分与性能完全不同的合金涂层，从而可以在低 成本基材上制成高性能表面，代替大量的高级合 金以节约贵重、稀有金属材料，降低成本和能源 消耗。
Load
Block-like Specimen
Coating
Load (N) 49/98
Velocity(mm/s) Tempeature (℃) 150/300 25/400
Time (min) 60
磨损失重、摩擦系数
Specimens Composite I Composite II W18Cr4V Wear mass loss (mg) 3.2 10.2 33.5 Mass loss of counterpart (mg) 37.3 99.9 71.1
F Substrate
b
h
Coating 30 mm
• 断裂韧性：纳米压痕（定性、粗略分析）、原
位拉伸，得出涂层的断裂韧性，分析断裂特征
3.2 磨损性能 • 滑动磨损：环快式(block-on-wheel)，盘块式
(block-on-disc)，销盘式(pin-on-disc)
Rotating Mating-disc
• 微动磨损：
P
Coating
Stroke
Substrate
Load (N) 20
Frequency (Hz) 10
Stroke (μm) 600
Tempeature (℃) 25/400
Time (min) 20
3.2 耐蚀性能 • 电化学：阳极极化曲线、交流阻抗谱 • 浸泡：
Corrosion Solution
• 肉眼：观察涂层质量 • 光学显微镜(OM)：观察涂层各相宏观分布
• 微观：
• X射线衍射仪(XRD)：定性分析涂层相组成 • 扫描电镜(SEM)：分析涂层各相微观组织形貌 • 元素能谱分析(EDS)：分析涂层各组成相的元素成 分含量，结合XRD确定各相 • 透射电镜(TEM)：分析超细相或SEM不能确定的相
(a)
元素 CK Ti K 总量 重量 百分比 17.94 82.06 100.00 原子 百分比 46.57 53.43
(b)
元素 CK Al K Ti K 总量
重量 百分比 12.29 14.02 73.69 100.00
原子 百分比 33.20 16.87 49.93
• 3.性能测试
Sample s
Baidu Nhomakorabea3.3 抗氧化性能
谢谢！
• • • • 力学：显微硬度、结合强度、断裂韧性 耐磨：滑动磨损、微动磨损、滚动磨损 耐蚀：电化学、浸泡、盐雾 抗氧化：重量法、容量法、压力法、电阻法
• 3.1 力学性能
• 显微硬度：显微硬度计测量，得出涂层显微硬
度沿深度方向分布情况
• 结合强度：三点弯曲实验、划痕实验，得出涂
层与基材结合强度，计算涂层弹性模量
激光熔覆
陈德强 2014.11.13
一、背景介绍
• 磨损、腐蚀等起源于表面。 • 采用表面改性技术在金属材料表面制备各种功能 涂层，耐磨、耐蚀、抗氧化等，内部保持原有金 属材料的性质(低价、性能)的同时提高了材料表 面的特殊性能。 • 常用表面改性方法:电镀、PVD(物理气相沉积)、 CVD(化学气相沉积)、渗碳、渗氮、离子注入、 激光淬火、激光重熔、激光熔覆、等离子熔覆、 等离子喷涂、超音速火焰喷涂等等。