陈华勇,高 森,邓琦林

(上海交通大学机械与动力工程学院机械系统与振动国家重点实验室,上海200240)

超音速火焰喷涂技术(HVOF)焰流速度高,涂层结合强度较好,适于喷涂碳化物等易氧化粉末材料,如 Cr3C2-NiCr、WC-Co等[1]。但喷涂速度高导致粗颗粒在喷涂过程中熔化不充分,超音速喷涂涂层与基体的结合主要是机械结合,化学成分和晶体结构常处于非平衡状态,影响了涂层部分使用性能[2]。激光重熔作为一种将激光和热处理技术相结合的表面工程技术,充分利用了激光束能量高、集中度好的特点,可有效地改变材料的表面性能,使之达到耐磨、抗腐蚀、耐冲蚀、抗高温氧化等多种性能,且能保证涂层与基体的冶金结合[3]。因而,可将两种技术结合起来,互相补充,以改善表面涂层性能。Cr3C2-25%NiCr金属/陶瓷复合材料,具有高温稳定性和抗高温氧化性,广泛应用于航空涡轮发动机涡轮叶片耐高温冲蚀磨损涂层、连铸连轧轧辊表面高温耐磨涂层等[4]。近年来,有学者对激光重熔Cr3C2-25%NiCr等离子喷涂涂层进行了研究,并取得了许多成果[4-6];然而,对超音速喷涂Cr3C2-25%NiCr层进行激光重熔后的组织结构和性能的研究相对较少。

合理的激光重熔工艺参数可避免涂层材料被过度熔化的基体所稀释,从而保证了涂层材料原有的性能,如高硬度、高耐磨性等[7]。由于激光重熔熔池内冶金动力学的复杂性,获得合理的激光重熔工艺、减少或者避免激光对表面产生的不利影响并不容易。用实验方法来测量熔池内熔体的流动和温度、应力分布以及熔池表面粉末、熔池、光束的相互作用及表面形状的形成虽然有效,但实施起来不仅非常困难,在费用上也相当昂贵[8]。……