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激光熔覆技术作为一种先进制造技术,在航空航天、船舶、核电、能源化工能重要领域取得了广泛的应用。气孔及硬质相的分布不理想是激光熔覆过程中常见的问题,会严重影响熔覆材料的物理性能及可靠性。在本研究中,对激光熔覆过程添加电磁复合场,改变了熔池所受的体积力状态,最终实现气孔及硬质相分布的改善效果。本文利用电磁复合场对熔池受力状态的影响,达到对熔池中的气孔分布进行调控的目的。研究了电磁复合场对激光熔覆涂层的宏观形貌,气孔分布状态的影响。实验中采用92%AISI 316L和8%TiH2的激光熔覆粉末,获得了稳定的孔隙分布。研究表明,当施加同重力方向的安培力时,孔隙率和气孔半径均随安培力的增大而减小。气孔分布向熔覆层的上表面聚集。当电流为120A时,孔隙率降低了64.71%。当施加逆重力方向的安培力时,孔隙率和气孔半径均随安培力的增大而增大。熔覆层的气孔分布沿与水平面垂直的方向更加均匀。通入基体的直流电流为-90A时,孔隙率提高了144%。分析了不同安培力下熔覆层形貌、组织和显微硬度的变化。研究表明,熔覆层高度随同重力方向安培力的增大呈下降趋势。当基本工艺参数保持不变时,不同试样之间的晶粒尺寸、晶粒特征和硬度没有明显差异。本文利用电磁复合场对熔池受力状态的影响,达到对WC颗粒在熔池中分布进行调控的目的。研究了电磁复合场对激光熔覆层的宏观形貌及WC颗粒的分布状态的影响。研究表明,当施加同重力方向的安培力时,熔覆层中的WC颗粒分布呈现出向熔覆层上部聚集的趋势。熔覆层下部的WC颗粒含量占比为19%,而熔覆层上部的WC颗粒含量为81%。WC颗粒过早固化难以下沉到熔池底部,更容易留存在熔覆层的中上部。当施加逆重力方向的安培力时,熔覆层中的WC颗粒的分布由表层至底部逐渐增加。熔覆层下部的WC颗粒含量占比为59%,而熔覆层上部的WC颗粒含量为41%。WC颗粒在熔池中下沉的速度增加,使WC颗粒更容易进入熔池底部而被固化。探究了熔覆层中添加WC颗粒时熔覆层的显微组织和显微硬度。研究表明,熔覆层的上部位置为等轴晶,中间部分为细化的枝晶,基体与熔覆层交界处为粗大的枝晶和平面晶。由于熔覆层中WC颗粒的存在,原本熔覆层中部由熔覆层底部外延生长的枝晶变为以WC颗粒为晶核外延生长,且此处的枝晶晶粒大小比熔覆层底部的明显更小。基体的硬度约为180HV,而加入WC颗粒后熔覆层的硬度提高至基体硬度的2倍以上。当向熔池中施加同重力方向安培力时,在熔覆层中由上表面至基体,硬度逐渐下降。当向熔池中施加逆重力方向安培力时,熔覆层硬度的变化正好相反。