Zr-4合金表面激光熔覆制備復(fù)合陶瓷涂層的組織和性能研究.pdf

1、為了增強鋯合金管在核設(shè)備的應(yīng)用中的耐磨損、耐腐蝕性能，本文采用激光熔覆技術(shù)，通過設(shè)置粉末體系、預(yù)置涂層厚度以及調(diào)節(jié)激光工藝參數(shù)，在 Zr-4合金板材表面制備出氮化物和氧化物復(fù)合陶瓷涂層，并分析了熔覆層的顯微組織形貌、物相成分、顯微硬度、摩擦磨損性能、宏觀形貌、界面結(jié)合狀態(tài)。得到的主要實驗結(jié)果和結(jié)論如下：
　?。?）當預(yù)置涂層厚度為0.3 mm時，多道搭接提高了涂層與基材的結(jié)合強度，有效改善了熔覆層表面的形貌和平整度，在激光功率P=

2、2.0 kw，掃描速度v=12 mm/s的激光工藝參數(shù)下獲得表面無氣孔和裂紋等缺陷的涂層。當預(yù)置涂層厚度為0.1 mm，在低激光能量密度下，添加納米顆粒能細化涂層組織，但是降低了涂層表面質(zhì)量；在高激光能量密度下，添加納米顆粒改善了涂層表面形貌和平整度，但是并無明顯細化晶粒的作用。
　?。?）激光熔覆表層主要由TiN、ZrN和t-ZrO2、m-ZrO2相組成，還含有少量的TiZrN2相。中部主要由α-Zr、ZrN、TiN相構(gòu)成，添加

3、5％納米TiN的涂層中部含立方TiZrN2相。
　?。?）單道熔覆表層主要由樹枝狀、球狀組織構(gòu)成，底部由針狀、顆粒狀組織構(gòu)成，隨激光功率的增大，球狀組織含量減少，樹枝狀增加。多道搭接熔覆表層由樹枝狀、球狀、顆粒狀、晶間無定型組織構(gòu)成，底部由針狀、顆粒狀、細小的樹枝狀組織組成，隨著涂層深度增加，氮化物和氧化物含量逐漸下降。在厚預(yù)置涂層的激光熔覆中，添加5%納米Ti N顆粒增加了非均勻形核數(shù)目，細化了涂層組織。
　　（4）激光熔