摘要
激光熔覆技术作为一种经济效益很高且绿色环保的材料表面改性新技术，可以在廉价金属基材上制备出高性能的合金表面而不影响基体的性质，降低成本，节约贵重稀有金属材料。影响激光熔覆涂层质量的因素很多，其中熔覆材料起着关键作用。Fe基非晶合金具有强度高、硬度大、耐腐蚀性强及较低的材料成本等优点，所以该材料有希望成为新一代激光熔覆涂层材料。因此，世界上各工业先进国家对在廉价金属基材表面，如低碳或低合金钢表面，选取不同成分的Fe基非晶合金粉末进行激光熔覆的研究及应用都非常重视。 本文以具有高非晶形成能力的Fe48Cr15Mo14Y2B6C15非晶合金为起始合金，系统研究了元素添加对涂层组织和性能的影响规律。本文研究工作的内容包括如下几个主要方面:(1)涂层成分设计和粉材制备。在保证Fe48Cr15Mo14Y2B6C15起始合金非晶形成能力的前提下，用耐蚀元素Si和Ni部分替代C元素，目的是期望减少涂层中的碳化物，同时尽量减少涂层与基材的硬度差异，以防止或减小涂层裂纹。通过Si和Ni对Fe48Cr15Mo14Y2B6C15中的C元素不同的替换量，利用真空气雾化制粉设备制备得到了球形度良好的非晶态合金粉末，并考察了气雾化过程中不同气氛对Fe48Cr15Mo14Y2B6C13Si2合金粉末形态和非晶化程度的影响。 (2)涂层制备和结构检测。用制备出的非晶态合金粉末在Q235钢表面进行激光熔覆，涂层表面随Si和Ni元素含量的增加析出越来越多的晶化相，在靠近基体部分的涂层分成了富Fe相和富Cr、Mo相，通过能谱观察到从涂层到基体有很好的元素过渡，证明了涂层与基体有很好的冶金结合。 (3)涂层性能测试和分析。从涂层顶端到基体部分的维氏硬度结果显示，Si和Ni元素的添加可以降低涂层的硬度，且在基体部分有大概1.2mm的热影响区，热影响区的硬度在200～400HV之间，富Cr、Mo相表现出比富Fe相较大的硬度和弹性模量。Si和Ni元素的添加明显增加了涂层的耐腐蚀性。
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