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不锈钢表面激光熔覆铁基非晶涂层研究

Laser Cladding Fe-Based Amorphous Coatings on Stainless Substrate

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摘要

采用5 kW横流CO2激光器,在304 L不锈钢基体上激光熔覆了Fe75.5C7.0Si3.3B5.5P8.7非晶涂层。借助光学显微镜、X射线衍射仪、综合热分析仪和显微硬度计,对熔覆层的相组成、组织结构、热稳定性和显微硬度进行了较为系统的研究。实验结果表明,涂层无微观裂纹、夹杂等缺陷,与基体结合良好。涂层主要由非晶相和Fe3P、Fe2Si等金属间化合物组成。涂层具有明显的外延生长特征,在涂层中部区域出现了大片无组织特征的非晶区。涂层的晶化温度为793~835 K,在793 K以下不会发生晶态的转变,具有较高的热稳定性;涂层的显微硬度呈梯度分布,中部硬度最高,最高硬度为441.3 HV,大约是基体硬度的3倍。

Abstract

The Fe75.5C7.0Si3.3B5.5P8.7 amorphous alloy powder is cladded on 304 L stainless substrate by a 5-kW cross flow CO2 laser. The phase, microstructure, thermal stability and microhardness of the coatings are systematically analyzed by optical microscope, X-ray diffractometer (XRD), integrated thermal analyzer and microhardness meter. No crack or void is observed within the coating. The coating has a good metallurgical bond with substrate. The coating mainly consists of amorphous, Fe3P and Fe2Si phases. The microstructure in the near interface region exhibits obvious extensive growth characteristics. A large area of amorphous region is observed in the middle of the coating. The crystallization temperature of the coating begins at 793 K and ends at 835 K. The coating microhardness shows a graded distribution, and the hardest zone is in the middle of the coatings. The highest hardness of the coating is 441.3 HV, which is about 3 times of that of 304 L stainless substrate.

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中图分类号:TG174.4

DOI:10.3788/cjl201138.0603017

所属栏目:材料与薄膜

基金项目:山东省自然科学基金(Q2008F12)和中国石油大学(华东)博士基金(Y060314)资助课题。

收稿日期:2011-02-25

修改稿日期:2011-04-09

网络出版日期:--

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王彦芳:中国石油大学(华东)材料科学与工程系, 山东 东营 257061
栗荔:中国石油大学(华东)材料科学与工程系, 山东 东营 257061
鲁青龙:中国石油大学(华东)材料科学与工程系, 山东 东营 257061
丁伟涛:山东石大胜华化工集团股份有限公司, 山东 东营 257061
石志强:中国石油大学(华东)材料科学与工程系, 山东 东营 257061

联系人作者:王彦芳(wang@upc.edu.cn)

备注:王彦芳(1976—),男,博士,副教授,主要从事激光表面改性方面的研究。

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引用该论文

Wang Yanfang,Li Li,Lu Qinglong,Ding Weitao,Shi Zhiqiang. Laser Cladding Fe-Based Amorphous Coatings on Stainless Substrate[J]. Chinese Journal of Lasers, 2011, 38(6): 0603017

王彦芳,栗荔,鲁青龙,丁伟涛,石志强. 不锈钢表面激光熔覆铁基非晶涂层研究[J]. 中国激光, 2011, 38(6): 0603017

被引情况

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