超音速激光沉積WC-SS316L復(fù)合沉積層的研究.pdf

1、陶瓷-金屬復(fù)合沉積層因其兼具金屬（或合金）的強(qiáng)度和韌性以及陶瓷相的抗高溫、耐磨損以及防腐蝕等優(yōu)異性能，在材料表面耐磨損和耐腐蝕領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)的激光熔覆、熱噴涂以及自蔓延高溫合成技術(shù)在制備陶瓷-金屬復(fù)合沉積層中涉及高熱量的輸入，粉末易發(fā)生氧化、分解、相變、燒損等，特別是對于相變敏感陶瓷相（如WC、金剛石等），很難在復(fù)合沉積層的制備過程中保持其形貌和成分的完整性。此外，較高殘余熱應(yīng)力的存在還易使復(fù)合沉積層產(chǎn)生裂紋。
　　超音速

2、激光沉積技術(shù)(Supersonic Laser Deposition，SLD)，把激光輻照同步引入冷噴涂加工過程，提高低壓冷噴涂沉積層的沉積效率、致密性和結(jié)合強(qiáng)度，進(jìn)而提高沉積層的使用性能。超音速激光沉積技術(shù)在保持冷噴涂固態(tài)沉積特性的同時(shí)，擴(kuò)大了冷噴涂沉積材料的范圍。
　　基于超音速激光沉積技術(shù)的優(yōu)勢，本文擬將SS316L與WC這兩種應(yīng)用廣泛的金屬和陶瓷進(jìn)行復(fù)合形成綜合性能更加優(yōu)異的陶瓷-金屬復(fù)合沉積層。在超音速激光沉積制備單一S

3、S316L工藝參數(shù)的基礎(chǔ)之上，進(jìn)一步制備WC/SS316L復(fù)合沉積層。系統(tǒng)研究了不同激光能量對沉積層沉積特性、顯微組織、陶瓷相顆粒含量、WC/SS316L顆粒相互作用機(jī)制、磨損性能，并將其與激光熔覆沉積層進(jìn)行對比研究。初步探討了超音速激光沉積制備WC/SS316L復(fù)合層的沉積行為和失效機(jī)理，本文的主要研究結(jié)論如下:
　　1.在制備單一SS316L沉積層時(shí)，激光輻照影響了超音速激光沉積層的沉積效率、基體的結(jié)合形態(tài)、顯微硬度以及沉積層

4、的耐蝕性能。在一定的激光輻照溫度范圍內(nèi)，沉積層的峰值高度、沉積效率和顯微硬度隨激光輻照溫度的升高而不斷增加，同時(shí)掃描速度對沉積層宏觀形貌影響較大。
　　2.相較于單一冷噴涂，利用超音速激光沉積技術(shù)制備WC/SS316L復(fù)合沉積層時(shí)，WC顆粒在復(fù)合沉積層中的含量隨著激光輻照溫度的升高而增加，在激光輻照溫度為800℃時(shí)，沉積層中的WC含量達(dá)到了29.29％,幾乎達(dá)到了原始粉末中的WC含量(30％)。
　　3.超音速激光沉積WC/

5、SS316L沉積層致密，保留了原始顆粒內(nèi)部組織。通過XRD分析表明超音速激光沉積層與原始粉末具有相同的物相，保留了冷噴涂技術(shù)中固態(tài)沉積的優(yōu)勢。
　　4.超音速激光沉積層的摩擦系數(shù)較激光熔覆沉積降低了28％，表現(xiàn)出較優(yōu)的抗磨損性能，這是由于超音速激光沉積層較激光熔覆沉積層具有更高的WC含量，且WC分布均勻，增強(qiáng)相與粘結(jié)相結(jié)合良好。
　　5.在超音速激光沉積過程中，基體由于顆粒的劇烈撞擊產(chǎn)生凹陷，同時(shí)顆粒在基體上有效沉積形成基底