提要：高温合金激光熔覆铁基合金过程中容易在涂层与基材的接合处形成欠缺和出现裂缝。经过挑选合理的涂层合金根据处方配药及工艺参变量，增设韧性令人满意的过渡层，并参加2wt百分之百的稀土氧气化物，取得了无裂纹欠缺，显微团体平均，并具备硬度平缓过渡的优质熔覆层。
    网站关键词：激光熔覆，镍基合金，裂纹，过渡层前言激光熔覆是利用高能激光柱将预置于或同步送入金属材料外表的合金面子熔融，并使基材微熔一薄层，同时成功实现涂层与基材的冶炼金属接合，该涂层具备与原合金面子一样的特别好性能（如耐磨、耐蚀、抗氧气化等），因此达到外表改性或修复的目标，既满意了对材料外表特别指定性能的要求，又节省了数量多的价值高元素，因为这个激光熔覆技术应用前面的景物非常广大宽阔。
    国里外已有数量多文献报导了激光熔覆的研讨，如激光工艺参变量、送粉形式、合金面子挑选等对涂层团体、涂层与基材的接合状况的影响［1～4］。家喻户晓，燃燃气轮机叶片是用高温合金制作的，有的高温合金中包括较高的Al、Ti含量和γ、γ′共晶团体，可焊性极差。在激光处置过程中，假如不认为合适而使用特别的工艺扼制对基材的热输入量，在涂层外表和涂层与基材的过渡区，极易萌生裂纹。因为这个，怎么样选用合理的工艺配备布置，减低激光处置过程中对基材的热冲击和热输入，防止涂层外表与内里显露出来裂纹，成了激光熔覆技术在燃汽机制作业和维修业取得实际应用的关键因素。国里外学者对于裂纹的形成机理和裂纹的预防工做作了一点研讨办公［5～7］。本文经过综合使用优化工艺参变量、预置过渡层及增加小量稀土元素的方法来预防裂纹，增长涂层品质，取得了较好的效果。到现在截止，这方面的研讨办公还少有报导。
    材料想到尝试办法基材选用GH33高温合金，其化学成分（品质分数，百分之百）为：C 0.03-0.08、Cr 19.0-22.0、Al 0.60-1.00、Ti 2.40-2.80、余量为Ni。熔覆材料挑选铁基合金（如表１）。认为合适而使用5 kW横流电激发鼓励CO2激光器，半自动送粉。激光熔覆功率为3.2 kW，电子扫描速度为450 mm/min，光斑直径为3 mm。
    利用Olympus PMG-3型金相目镜及日立S-450电子扫描电细目镜施行团体结构剖析，用HX-1型显微硬度计对熔覆层硬度施行剖析。
    表１Fe基合金面子化学成分（wt百分之百）激光熔覆层金属学特点标志激光熔覆层团体仔细查看如图１所示，激光熔覆分为三局部，即熔覆层，熔覆层与基材接合区及基材三局部。熔覆层接近基体为胞状晶团体，中部为柱状枝晶团体和等轴晶团体。熔覆层与基材的接合界面清楚，且无不论什么欠缺，形成紧急的冶炼金属接合。在激光熔覆过程中很容易萌生裂纹等内里欠缺，如图２所示，严重影响了熔覆层的品质。
    图1激光熔覆层显微团体图2激光熔覆层裂纹激光熔覆层欠缺的避免从带有裂纹的激光熔覆试样中，常发觉熔覆层中裂纹多起源于熔覆层与基体两地相连处，见图２。裂纹萌生的端由众多，但主要仍然与激光熔覆处置后材料内里存在较大的残存应力相关。其出处可分为两局部：热应力和相变应力。假如基材与熔覆材料二者的热物理参变量（如体胀系数、热导率等）区别较大，在高能激光柱的效用下，很容易造成热应力的萌生。另一方面，熔覆层的熔融和凝结过程，两地相连面处基材的固态相变等都会发生大小变动，均会萌生团体应力。当这两局部应力综合效用最后结果表达为拉应力状况时，容易在气眼、掺杂物尖端等处形成应力集中，造成裂纹萌生。
    消弭激光熔覆层气眼和掺杂物的管用办法是调试激光工艺参变量以改善熔体的流动性来净化熔覆材料。为改善熔覆层的应力状况和消弭裂纹，可在基材与熔覆层之间设置一层韧性令人满意的半中腰过渡层，它能保障较硬的熔覆层与基材之间有令人满意的应变协调有经验。电泳整流器如图３所示。本实验入选用纯Ni基合金韧性较好，并且镍与铁可在界面处形成固溶体，增长接合品质。这个之外，镍、铁的热导率和热体胀系数相近，有帮助于降温梯度引动的热应力。
    图3有过渡层的熔覆显微团体在实验中，我们在熔覆材料内加了2百分之百wt左右的Y2O3的稀土氧气化物，实验表明，它管用增进了涂层材料中Si、B等元素的脱氧气造渣反响。同时，稀土元素可减小残渣与熔体的外表拉力，避免氧气化。因为这个，小量稀土元素的应用可减损涂层内里的掺杂等欠缺，改善熔覆层的外表品质。这个之外，稀土元素还有帮助于增长熔覆合金的形成晶体成核率，管用地细化涂层晶粒。如图４、５所示，增长熔覆层的强韧性。这是由于：第1，稀土氧气化物Y2O3在激光效用下发疏远解，形成活性铱离子吸附在晶核外表，阻挡晶核迅速度完成长，使晶粒进一步细化，特别使二次枝晶臂间距减小。第二，稀土元素钇与铁、镍元素可互相减低活度，增加溶解度，有帮助于合金化。
    图4未加稀土涂层显微团体400×图5加稀土涂层显微团体激光熔覆层的显微硬度剖析图６为预置涂层及添加稀土元素试样显微硬度压痕的照片儿。图７为显微硬度散布曲线。由图７可见，曲线A为没有Ni基合金半中腰过渡层的硬度散布，熔覆层与基体间的硬度发生突变，这么易在界面处萌生裂纹。曲线B为有过渡层及小量稀土元素的硬度散布。脉冲电镀电源在两地相连面处的硬度值介于最外层和基材之间的半中腰过渡层，要得硬度值散布呈不迅速过渡，并且，纯Ni基合金过渡层范性好，耐冲击性能强，有帮助于预防和减损裂纹的萌生和扩展。
    图6涂层及基材显微硬度散布400×图7熔覆层的显微硬度散布曲线４论断剖析表明，激光熔覆层的主要问题是容易在界面处发娩出现裂缝。经过挑选合理的工艺参变量，在熔覆层和基材之间预置韧性较好的过渡层，参加小量稀土氧气化物，有帮助于减损萌生出现裂缝的倾向和改善熔覆层的品质。