送粉法激光熔覆工艺对不锈钢熔覆层微观组织结构与性能的影响

王旭，邓霞，夏春阳，杜开平，于月光

（1. 矿冶科技集团有限公司，北京 100160；2. 特种涂层材料与技术北京市重点实验室，北京 102206；3. 中国钢研科技集团有限公司，北京 100081）

0 引言

激光熔覆是利用高能量密度激光束将基体表面预置或同步送置的合金粉末熔化，快速凝固而形成一层硬度高、无裂纹，且与基体呈冶金结合的高性能表面熔覆层，显著改善基体表面耐磨、耐蚀性能，具有无污染、操作安全、成品率高和熔覆层质量稳定等优点而被广泛应用[1]。

熔覆层质量除了受粉末和基体的物体特征，如表面状况、粉体堆积情况、密度和比热外，还取决于激光工艺参数的选取[2]。本文针对送粉法激光熔覆工艺中最重要的参数：激光功率、送粉速度、搭接率、熔覆层厚度四个因素，考察工艺参数与粉末的匹配性，探索工艺参数对熔覆层组织结构、显微硬度、耐磨性的影响。

1 试验

本文选取气雾化球形不锈钢粉，粒度分布D(10)=65.8 μm，D(50)=96.8 μm，D(90)=143 μm。 成 分 为(wt.%)：Cr：16%，B：1.0%，C：0.15%，Si：1.2%，Mo：0.9%，Ni：2.0%，O：0.035%，Fe 余量。松装密度为4.05 g/cm3，霍尔流速为17.69 s/50 g。采用德国GTV 公司研制的MF-LC 2000 型设备进行激光熔覆实验，光斑直径3.18mm，工艺窗口为：激光功率2200W、2400W、2600W、2800W、3000W； 扫 描 速 度6mm/s、7mm/s、8mm/s、9mm/s，10mm/s，熔 覆层厚度1.0mm、1.5mm、2.0mm、2.5mm、3.0mm，搭接率30%、40%、50%、60%、70%。对每一个工艺窗口进行单因素实验，从而得到最优工艺。

激光熔覆后试块经线切割、冷镶嵌、机械研磨、手动抛光等步骤，采用KALLING 试剂进行腐蚀，腐蚀后制成金相试样。采用附带能量散射谱(EDS)的日立SU 5000 扫描电镜对熔覆层的微观组织进行观察，并对试样的化学成分进行半定量分析。采用FEI Tecnai G2F20 的透射电镜型(TEM)对熔覆层的高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)和选区电子衍射花样(SADP)进行分析。……