基于非晶复合粉末激光熔覆层的制备、微结构演变与性能研究

来源 :天津工业大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:buyaowenwo123456
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非晶合金因其高硬度、高强度、抗蚀耐磨、生物相容性和软磁性,在国防、海洋、生物医学和电子信息等领域具有广阔的应用前景。尤其是非晶基复合材料的出现,不仅解决了非晶合金室温脆性的难题,也拓展了非晶合金在复合材料领域的应用。然而,由于非晶合金不能作为具有较大尺寸的结构材料,其发展受到了一定的限制。本文基于非晶基复合材料的开发及应用,以机械合金化法和激光熔覆相相合的技术,制备了非晶基复合材料,重点研究了非晶复合粉末形成机理、复合涂层结构演变及其磁性或耐蚀性能,得到的主要结果如下:  采用机械合金化法制备了纳米晶/非晶、完全非晶Fe50Ti50合金。结果表明:当球磨时间由0h增加至20 h时,Fe50Ti50合金中的显微结构由纳米晶α-Fe和金属间化合物TiFe组成;当球磨时间增加至60h时,所有晶体相消失,形成完全非晶Fe50Ti50合金;继续球磨至100h时,非晶合金发生晶化,再次形成纳米晶/非晶Fe50Ti50合金。此外,随着球磨时间的增加,Fe50Ti50合金的饱和磁化强度逐渐减小,矫顽力先增大至最大值~143.1Oe(15 h),再逐渐减小至~8.2Oe(100 h),Fe50Ti50合金表现出优异的软磁性或顺磁性。  向Fe-Ti合金中加入Cu元素,并球磨30h,结果表明:Cu的加入使得纳米晶TiFe的晶粒尺寸减小,Ti和Cu在α-Fe中的溶解度增加。这主要是因为机械合金化过程中,在FeTi合金内产生大量缺陷(位错、孪晶与空穴),以及Cu具有较小的原子半径(0.128 nm)所致。  以Fe-Ti基非晶粉末为熔覆材料,采用激光熔覆技术,原位合成了Fe-Ti基合金,结果表明:未加入Cu的合金涂层由较为粗大的枝晶TiO相与共晶α-Fe/TiFe2相组成;加入Cu后的合金涂层由大量细小的TiO、共晶α-Fe/TiFe2以及微量TiO2颗粒组成,Cu的加入使得TiO的枝晶臂和TiFe相的晶粒尺寸减小,抗电化学腐蚀性能增加。  采用激光重熔技术对激光熔覆Fe基非晶复合涂层进行了表面改性,结果表明:激光重熔后,涂层厚度增加、宽度减小,表面平整且光滑;熔覆层中的非晶相含量增加,Fe2B相和Fe3Mo相转变成FeB和Fe9.7Mo0.3相;涂层内析出少量γ-Fe(Fe、Cr)和Cr9.1Si0.9相;涂层具有较高的腐蚀电位Ecoor和较低的腐蚀电流密度Icorr,耐蚀性增强,最大显微硬度可达~954HV,平均显微硬度约为基材的4.3倍,约为重熔前熔覆层的1.13倍。
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