【摘 要】
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激光辅助冷喷涂技术是一种将激光辐照与冷喷涂相结合的新型涂层制备复合工艺，本技术针对传统冷喷涂技术无法沉积高硬度金属材料的问题，把激光辐照技术同步复合冷喷涂过程，利用高能激光对喷涂颗粒和基板进行同步软化，改善材料的力学性能和碰撞沉积状态，实现高硬度材料的沉积，从而拓展单纯冷喷涂技术制备涂层及基板材料的选择范围。该复合技术可降低甚至完全消除激光熔覆、热喷涂等高热输入技术中的氧化、相变、晶粒长大、偏析等
【机 构】
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西北有色金属研究院 腐蚀与防护研究所,陕西西安 710016 浙江工业大学 激光先进制造研究院,浙
【出 处】
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第十一届全国表面工程大会暨第八届全国青年表面工程学术会议
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激光辅助冷喷涂技术是一种将激光辐照与冷喷涂相结合的新型涂层制备复合工艺，本技术针对传统冷喷涂技术无法沉积高硬度金属材料的问题，把激光辐照技术同步复合冷喷涂过程，利用高能激光对喷涂颗粒和基板进行同步软化，改善材料的力学性能和碰撞沉积状态，实现高硬度材料的沉积，从而拓展单纯冷喷涂技术制备涂层及基板材料的选择范围。该复合技术可降低甚至完全消除激光熔覆、热喷涂等高热输入技术中的氧化、相变、晶粒长大、偏析等影响，特别适合于制备温度敏感材料、氧化敏感材料以及相变敏感材料等涂层。前期工作已经在激光作用下利用冷喷涂实现了高硬度Ni60合金的有效沉积，证明了激光辐照在突破冷喷涂无法沉积高硬度材料方面的有效性。然而，复合沉积Ni60涂层中高硬度颗粒的形变机制尚不清楚，国内外尚无关于激光与冷喷涂复合沉积高硬度合金的涂层形成机制的报道，关于激光辅助冷喷涂涂层的形成机制的阐述主要来自于冷喷涂机制，且研究主要集中在粒子与基板间的结合，对于涂层中粒子间的结合机制的研究较少。由于受到试验手段的限制，对于冷喷涂涂层的结合机理的研究尚存在分歧，目前主要有以下几种机制：物理结合机制、机械咬合机制、冶金结合机制、化学结合机制等。本文利用激光辅助冷喷涂和激光熔覆技术在45钢基材上制备了Ni60及Ni60/Ni涂层，利用电化学腐蚀的方式获得了涂层内部Ni60颗粒形变及结合状态，并借助SEM、EDS等手段对涂层内形变颗粒、显微组织、结合机理进行了表征和分析。研究结果表明：激光辅助冷喷涂涂层腐蚀形貌特征为韧窝状特征，类似于表面喷丸形貌，而激光熔覆工艺制备涂层腐蚀形貌为枝晶特征；复合喷涂Ni60涂层保持了冷喷涂固态沉积的特征，显微组织结构与原始粉末一致，且部分Ni60颗粒在激光辐照和绝热剪切失稳共同作用下界面发生微熔；激光加热导致Ni60沉积层/基体间、涂层内部颗粒间都同时存在形变咬合与冶金结合机制。
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