第16卷 第2期
摘要：目的 针对激光熔覆制备 IN 625 高温合金涂层时易产生缺陷和元素偏析进而导致合金性能下降的问题，提高增材制造IN 625高温合金的力学性能。方法 在激光熔覆IN 625涂层的过程中施加超声振动辅助，通过物相检测和微观组织观测研究超声功率对涂层物相种类和晶体尺寸的影响；通过分析析出相含量、分布方式及析出形态，研究超声功率对元素偏析的影响；通过对显微硬度、高温耐磨性进行测试，研究超声 功率对涂层力学性能的影响。结果 施加超声前的涂层组织主要为方向杂乱的粗大枝晶，施加超声后的涂层物相组成未发生明显变化，但枝晶内亚晶排列紧密且尺寸明显减小；施加超声振动后的涂层析出相尺寸减 小、含量下降，其中Laves相含量在施加超声后降幅较大，表明超声振动可以抑制Nb、Mo等元素的偏析；施加超声振动后涂层的显微硬度提高，磨损率明显下降，磨损机制由原来的表面疲劳磨损、黏着磨损和磨 粒磨损的复杂磨损转变为磨粒磨损、黏着磨损的简单磨损。结论 施加超声辅助可以有效细化IN 625涂层组织，并抑制Laves相的析出，提高涂层的硬度和耐磨性。
图1 超声辅助激光熔覆原理图
图4 施加超声前后涂层组织的SEM图
图5 不同超声功率下IN 625涂层中部析出相分布
图9 EDS面扫元素分布图
图10 超声前后涂层中底部析出相的分布
在 H13 基体上通过超声振动辅助激光熔覆制备了IN 625 涂层，通过物相检测和微观组织观测，研究了析出相含量、分布方式及析出形态，并测量了涂层的显微硬度和高温耐磨性，得出如下结论：
1）在不同功率下，超声振动辅助激光熔覆后的 IN 625 涂层物相种类没有明显变化。IN 625涂层主要由fcc的γ-Ni相和Cr23C6组成。由于Laves含量较少，并没有明显的Laves衍射峰出现。在施加超声后，涂层的组织得到了明显细化，其中当超声功率为600 W 时，枝晶内亚晶组织尺寸最小且分布最均匀紧密。
2）引入超声后，超声的声流效应和空化效应降低了元素的富集程度，抑制了涂层中Nb、Mo等元素的偏析，涂层中Laves相含量降低。从形态上看，施加超声后，析出相由链状分布转变为颗粒状弥散分布，分布间距扩大且析出相尺寸显著减小。
3）随着超声功率的增大，涂层硬度先升高后降低，但降低时的显微硬度仍明显高于无超声作用下熔覆样件的显微硬度。施加超声后，涂层的黏着磨损和磨粒磨损程度均明显降低，涂层的摩擦因数和磨损率降低。当超声功率为600 W时，涂层的磨损率达到最低，涂层的耐磨性能得到较大提升。
DOI:10.3969/j.issn.1674-6457.2024.02.017
期刊英文名称简写：J. Netshape Form. Eng.
牛庆伟，郝敬宾，纪皓文，付天池，杨海峰，刘昊等.超声辅助激光熔覆IN 625高温合金涂层组织及性能研究[J]. 精密成形工程, 2024, 16(2): 137-148.
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