刍议Mg、La对激光熔覆Ni基粉末高温性能的影响

论文导读：在激光熔覆修理中。其抗拉强度好于1号粉。其延伸率得到很大的提高。并且产生晶界裂纹。
关键词：激光熔覆，抗拉强度，延伸率，裂纹

　　0 引 言
　　在激光熔覆修理中，修理后器件的各项机械性能是我们所要求的，在对高温工作状态下器件进行激光修复工艺研究已经很久。但是激光修复后工件在高温(600℃以上)状态下长时间工作(48小时以上)后，激光熔覆材料的塑性和强度指标均不同程度的下降。本次实验研究的对象是一种常用的激光熔覆Ni基粉，研究的目的就是测定在此Ni基粉中加入一定量的Mg、La，看其对此Ni基粉的强度指标和塑性指标的影响。
　　1 实验材料与设备
　　1.1 基材：
　　实验所用A3钢尺寸为500mm×200mm×20mm，表面用砂轮抛光并保证平整。
　　1.2 粉末
　　1号粉：Ni基合金粉。
　　2号粉：Ni基粉中加入Mg、La合金粉末。
　　1.3实验仪器
　　 2KW横流CO2激光器。
　　2实验及实验参数
　　激光熔覆工艺参数为：
　　功率：1200W；进给量：5mm/s；离焦量：f=380mm；置粉厚度：0.5mm；光斑直径：3mm
　　 熔覆完成后分别在500℃、600℃、700℃和800℃时效48小时。
　　3 实验结果及实验分析
　　对两种粉末熔覆后的涂层进行抗拉实验测试，并进行对比。论文参考。测试结果如下：
　　图1 两种粉末熔覆后抗拉强度
　　从图1中可以看出，在1号粉中加入适量的Mg、La之后形成的2号粉，其抗拉强度好于1号粉，提高幅度为100Mpa左右。 说明在此Ni基粉中加入适量的Mg和La之后能够显著的提高镍基合金粉末的抗拉性能。
　　
　　图2 两种粉末熔覆后延伸率
　　图2中可以看出，在1号粉中加入适量的Mg、La之后形成的2号粉，其延伸率得到很大的提高，提高幅度为30%左右；当实验温度达到800℃时，2号粉的延伸率仍非常理想。
　　提高了此Ni基合金粉的高温性能。
　　 在Ni基合金粉中加入Mg、La之后，熔覆层的机械性能得到了进一步的提高。对外宏观性能是由材料的内部组织决定的，也就是说；Mg、La的加入，改变了材料的内部组织，就此我们进行进一步的研究和探讨。观察两种粉末在不同温度下的金相组织。不同温度下的金相组织如下：
　　
　　5
　　1号粉500℃金相
　　
　　5
　　 2号粉500℃金相
　　
　　5
　　1号粉800℃金相
　　
　　5
　　2号粉800℃金相
　　图3 两种熔覆粉末不同温度下的金相
　　图3中可以看出，实验温度低于600℃时，两种粉末的金相组织变化不是很明显。论文参考。论文参考。当温度超过600℃后，1号粉的组织发生了明显变化。当温度达到800℃时，晶界已经非常模糊，并且产生晶界裂纹。而2号粉的组织变化仍不是很明显，从金相照片中可以看出，晶界清淅，无裂纹，其金相组织要远好于1号粉。
　　说明Mg和La的加入可降低Ni基粉在高温状态下裂纹的产生。这主要是由于元素Mg和La的加入，Mg和La都非常强烈的偏析于晶界和相界，并且这种偏析为平衡偏析。适量的Mg和La可改善晶界第二相的形态，从而强化晶界、降低晶界能，增加原子间结合力，降低晶界裂纹的扩展，导致强度和塑性均得到提高。
　　从金相照片中可以看出，由于Mg和La的加入，使Ni基粉的成份更为复杂化，且由于Mg和La均在晶界析出，改变了晶界区域的化学成份，使晶界粗大颗粒变得非常细小，大大降低晶界裂纹的产生。大大提高材料的强度和塑性。
　　4 结论
　　1、在Ni基粉中加入适量的Mg和La，可使其高温抗拉强度得到一定的改善。
　　2、在Ni基粉中加入适量的Mg和La可使其延伸率得到很大的改善，提高了塑性，从而提高了Ni基粉的持久蠕变性能。
　　　　3、在Ni基粉中加入适量的Mg和La，可控制裂纹的产生。

参考文献
[1] 高阳等. 激光熔覆镍基高温合金涂层的结构与性能. 材料研究学报，2003（1）：
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[2] S.S.Babu, R.P.Martukanitz, A.S.David, Towardprediction of Microstructural evolution during laser surface alloying.Metallurgical and Materials Transactions A, 33A,1189(2002)