结晶器铜表面激光熔覆.ppt

图5.4 梯度涂层第一、二层的显微组织形貌 Second layer First layer Substrate 涂层内部无裂纹、气孔，与基体结合良好； 第二层内部出现了弥散分布的白色析出颗粒。 5.2 多道搭接梯度涂层第二层的制备 析出颗粒尺寸细小，直径大多在1μm~5μm之间，甚至有亚微米的颗粒； 颗粒中Cr和C的含量分别为45.1wt%和13.7wt%，为高硬度的富Cr复合碳化物析出相 。 (a) (b) 图5.5 第二层熔覆层中析出相形貌及EDS成分分析 图5.6一、二层涂层中主要元素的线扫描分析 Cu Ni Co Cr C Fe W Cu 图5.7 二层梯度涂层的XRD图谱 多合金相共生结构 图5.8 梯度涂层第一、二层的显微硬度曲线(a)及显微硬度压痕照片(b) (a) (b) Coating Substrate 熔覆涂层表面呈光亮的银白色，且非常平整，未见任何宏观的表面裂纹、凸起、孔洞等缺陷。 具有整齐均匀排列的“波纹”状形貌。 图5.9 梯度涂层的宏观形貌 (a) (b) 1mm 5.3 四层梯度涂层的制备 Interface Substrate The first layer The second layer The third layer The forth layer 图5.10 四层梯度涂层截面的SEM形貌 与基体呈冶金结合界面； 在组织形貌上实现了四层梯度变化。 图5.11 梯度涂层三、四层界面的SEM形貌 The third layer Flat grain The forth layer Interface Columnar grain 梯度涂层各层之间的界面处同样符合平面晶—柱状晶—超细晶这一凝固过程，各层之间也都形成了冶金结合的界面； 四层涂层内部观察到了较多的球状析出颗粒。 四层涂层内部仍以超细晶组织为主； 富Cr和贫Cr的液相流凝固后产生了Cr的微观偏析。 图5.12 梯度涂层第四层的SEM形貌及EDS成分分析 (b) b c (a) (c) Ni元素在涂层内一、二层中含量最高，表层有了一定的下降； Co、Cr和Fe元素沿基体至涂层表层的方向呈逐渐升高的趋势 ； Cu元素变得越来越少，到涂层表面处降到了极低的水平。 Ni Co Cu Cr W Fe 图5.13 四层梯度涂层中各主要元素的面扫描分布 图5.14 四层梯度涂层的XRD图谱 Ni、Co基体相； Cr-Ni-Fe-C、Ni4(W,Mo)、FeNi和Ni3Al合金相； 少量剩余的C单质相。 图5.15 四层梯度涂层的显微硬度曲线(a)及显微硬度压痕照片(b) (b) Coating Substrate 四层梯度涂层的显微硬度呈出典型的梯度升高的趋势； 外层平均硬度达到了834HV，约为Cu基体硬度的8.3倍。 图6.1 Cu基体、梯度涂层不同磨损时间下的磨损失重曲线 图6.2 Cu基体、梯度涂层不同磨损转数时的摩擦系数曲线 6.激光原位制备梯度涂层的性能分析 梯度涂层磨损量仅为Cu基体试块磨损量的约1/8； 涂层对摩擦副的摩擦系数仅为Cu基体的1/2-1/3。 6.1摩擦磨损性能分析 Cu基体表面粘着有大量的磨屑（箭头①处），EDS分析表明其成分为Cu-Fe混合物，且Cu含量较高； Cu基体与碳钢摩擦副之间发生了典型的粘着磨损，粘着点位置由于粘着点处的剪切、撕扯作用留下了片状磨损形貌 。 (a) (b) (c) 图6.3 Cu基体磨损1小时后磨损面的SEM形貌照片 (a)50×; (b)500×; (c)1000× ① Wear direction Wear direction 图6.4 Cu基体表面粘着磨屑的EDS能谱 (a) (b) (c) 图6.5 梯度涂层磨损1小时后磨损面的SEM形貌照片 Wear direction ① 涂层的摩擦面整体上较为平整； 磨损类型为涂层内部脱落的球形硬质颗粒产生的磨料磨损。 1 2 3 9 6 8 7 5 4 图6.6 Ni-P化学镀试样250℃热震试验宏观形貌 （1） 原始形貌；（2）～（9） 热震1～8次后形貌 镀层未出现明显的宏观裂纹、脱落等严重质量问题，表面光滑平整并与基体紧密结合； 试块表面产生了轻微的氧化现象。 6.2耐热冲击性能分析(GB/T 5270-2005 ) 1 2 3 5 4 6 7 8 9 1 图6.7 梯度涂层试样250℃热震试验宏观形貌 （1）原始形貌；（2）～（9）热震1～8次后形貌 梯度涂层的表观形貌未见明显变化； 试块表面受到轻微的氧化，颜色变深。 1 2 3 4 5 6 7 8 图6.8 Ni-P化学镀试样750℃热震试验宏观形貌 （1）～（8）热震1～8次后形貌 图6.9 Ni-P化学镀试样热震过程中剥落的氧化皮 1 8 2