提要:40Cr外表激光熔覆Co基WC瓷陶,Co基自熔合金后,在基体和熔覆层之间形成冶炼金属过渡层。超大功率水冷高频开关电源本文认为合适而使用SEM、TEM、爱克斯射线能谱仪及显微硬度计剖析两种熔覆层的团体、成分、界面的团体特点标志及界面的硬度梯度。
    网站关键词:激光熔覆层波形界面硬度梯度前言金属外表激光熔覆金属瓷陶是材料外表改性的一种管用手眼。作为金属瓷陶中的关紧组成相,WC因具备特别好的高温强度,抗氧气化性强、硬度高、耐磨耐蚀性好以及热体胀系数小等独特的地方,一天比一天遭受许多人看得起。但因为WC加热使黏结性差,易断开。因为这个我们认为合适而使用Co基合金作为粘结基体,研讨Co基WC熔覆层的团体、性能。
    实验材料和办法基体材料为40Cr,其成分如下所述表1。选用Co基自熔合金作为黏合金属,其成分如下所述表2。硬质瓷陶相为小于100μm的铸造WC。尝试过程中先将钴基自熔合金与一定量的WC面子混合平均后,施行单道送粉式激光熔覆,混合后成分如下所述表3。
    实验设施、工艺参变量激光器有关参变量:横流CO2激光器,JKF-6型激光器,宽带熔覆送粉器光斑尺寸25mm×2mm,光柱标准样式为多模,办公台为X-Y两坐标情报机床(单片机半自动扼制)。
    金相目镜型号:MM6大型卧式金相目镜,显微硬度计型号:HXD-1000。
    电子扫描电细目镜型号JSA840。
    射线衍射仪:东洋理光企业产的D/max-ⅡB型爱克斯射线仪,辐射源CuKα,爱克斯射线管压40kV,管流2Ma,电子扫描速度4°/ min,步长2Q=0.02。
    尝试最后结果与剖析熔覆层和基体接合界面显微团体特点标志如图1、2所示界面形态为波浪型同时界面近旁均显露出来黑色团体:熔覆过程中熔池内液体萌生动荡起伏,使基体外表活化局部强迫卷入熔池。熔池形成时沿熔池横切面加热温度不均,导致熔池内到处液体的外表拉力和疏密程度的区别,萌生使液体向一定方向流动的力偶[1]。外表拉力随温度升高而减低,疏密程度随温度升高而减小,激光柱能+羭縷疏密程度在横切面上散布具备翘棱均性。以基模激光理论,光柱边缘的能+羭縷疏密程度比光柱核心低得多。因为这个熔覆材料和基体外表形成熔池后,熔池边缘处外表拉力大、疏密程度大,熔池核心处外表拉力小、疏密程度小。
    上面所说的两个力偶方向相同,使液体流动起来,形成波形界面[2]。波形界面形成的另一个因素是送粉式激光熔覆加热过程中基体外表与熔覆材料同时被加热到熔融状况,在熔覆层形成时,熔覆材料液滴与熔融的基体外表在重力、风压、光压的效用下撞合,此时可将基体熔融局部掀起,使熔覆材料与基体材料强迫混融[3],因此形成波形界面。因为纯Co合金面子的熔点较低、在熔覆工艺相同的事情状况下基体熔融速度相对较快、熔融量较多、温度较高,利于波形界面形成,同理,Co基WC熔点较高基体熔融较慢、熔融量少、温度低,形成微波界面。
    图1 Co基自熔合金界面金相照片儿×150图2 Co基自熔合金+WC界面金相照片儿在送粉率较小、电子扫描速度较低时,基体借鉴透光能+羭縷线疏密程度较大,因为这个基体熔融深度大,基体侧原子廓张区宽,形成晶体时相对冷却较慢,原子有足够有经验廓张到界面近旁,同时因为前述的强迫液体混流效用,使其在界面近旁显露出来波形散布的黑色团体地区范围。
    覆层显微团体特点标志如图3、4所示均闪现硬质相大概平均散布,所不一样的是粘接硬质相的显微团体的形态和散布有所不一样,从照片儿中可以表面化看出,白的颜色块状的硬质相平均散布在粘接相金属中,硬质相的体积和式样各不一。
    大块的硬质相在熔覆过程中没有熔解或烧熔而被保遗留,小块的硬质相局部被溶解或烧熔而使其颗粒变小,尖角变圆,但他们的并肩之处就是硬质相均坚固地嵌入在金属基体之中,被粘接相包裹,并经过粘接相将多个硬质相颗粒连成一体。粘接金属着手形成晶体时,是靠硬质相颗粒联成长大。这种形成晶体状况较为理想,这可以对硬质相颗粒起钉锚效用[4],使之在徭役过程中不至于剥离,在熔覆层中没有仔细查看到表面化的孔隙、疏松和裂纹。从图2可以看见Co-WC为熔覆材料的熔覆层团体为表层细晶粒区,该区普通为等轴晶,中部为硬质相平均散布区,熔覆材料与基体界面近旁为柱状晶区,该柱状晶较粗。以Co基自熔合金为熔覆材料的熔覆层团体为硬质相平均散布区、树梢晶区、最简单的面胞状晶区、同时界面处也有柱状晶区,柱状晶较大。外表等轴晶区是因为高温辐射散热,在各个方上进的散热速度大概相当,在加上合金元素的效用,而额外形核成长出新的结晶体,其团体形态为等轴状、短棒状。对于熔覆材料与基体界面近旁的柱状晶和胞状晶的形成是因为成分过冷和定向凝结导致的,成分过冷便于形成胞状晶[5],定向凝结便于形成柱状晶。基体对熔覆层的冷却效用莫大,相当于定向凝结。电解设备图3 Co基自熔合金熔覆层金相照片儿×150图4 Co基自熔合金+WC熔覆层金相照片儿熔覆层的硬度对熔覆层与基体接合界面两侧硬度检验测定,其最后结果如图5,此最后结果与图1、2金相显微团体相对应。从图中可见两种熔覆材料形成的熔覆层的硬度均高于基体硬度,两者硬度相差非常大,这解释明白熔覆层的性能大大优于基体材料的性能,达到达外表改性的目标。
    图5不一样熔覆层与基体间界面两侧硬度散布曲线熔覆层的化学成分及物相评估从电子探针对熔覆层内各元素的面电子扫描和线电子扫描最后结果及爱克斯射线物相剖析可以看出,熔覆层主要有三类:
    (1)合金元素较平均散布于基体之中,有可能以固溶体的方式存在,其构成的主要元素有(Co,Fe,Ni,C,Si),依据熔覆材料的品类不一样,其合金元素的相对含量有一定区别,这种相散布于各种化合物的空隙中起到连署相的效用。
    (2)熔覆层中有两类较纤小的合金化合物,这两种化合物是在熔覆层形成晶体过程中析出来的,其成分作别为(Cr,Fe,C)和(Cr,W,C)。在(Cr,Fe,C)中Fe的相对含量较少,其式样为规则的六边形,估计是M7C3型化合物。在(Cr,W,C)中,W的相对含量比较高,其式样为纤纤杆状。
    (3)熔覆层中的大块化合物,成分剖析最后结果表明,该化合物为W0.89C0.11,这种化合物是在熔覆材料中参加的WC相,在熔覆过程中被保遗留。
    论断(1)在熔覆层中硬质相均能大概平均散布,硬质相起到巩固效用。
    (2)在基体材料相同的事情状况下,熔覆材料的熔点越低,熔覆层与基体间的界面波浪形越表面化,同时有黑色团体卷入。熔覆材料熔点较高时,熔覆层与基体间的界面为不表面化的波浪型,界面近旁也有黑色团体萌生。
    (3)熔覆材料中参加的WC在熔覆形成晶体过程中与基体相达到冶炼金属接合。
    (4)熔覆层中有三类物相,基体固溶体相、析出合金化合物相、参加的WC相。