热处理对激光熔覆涂层影响的研究进展及发展趋势获奖科研报告

热处理对激光熔覆涂层影响的研究进展及发展趋势获奖科研报告【摘

要】热处理对激光熔覆涂层的表面性能有诸多影响，经过研究表明在对涂层进行热处理后可以起到稳定涂层组织的作用，所以采用合理的热处理工艺在一定程度上也能提高涂层的摩擦学性能、力学性能等各方面的性能。

【关键词】热处理;激光熔覆;涂层

1.热处理时间对熔覆涂层组织的影响

热处理对激光熔覆涂层的组织可以产生诸多影响，熔覆涂层的相成分和组织结构在进行热处理后都会产生一定的变化。余廷等研究热处理对强化激光熔覆NiCrBSi涂层的影响中，通过Ni60镍基自熔合金粉末与Ta粉的混合物制备熔覆涂层，并对其进行900℃热处理，利用XRD物相分析，将涂层进行热处理前后的相组成及含量的对比，发现Ni60涂层中M7C3、NiSi和Ni3B的峰值明显减弱，通过分析认为热处理后激光熔覆涂层内物相发生了严重的分解，但涂层中原位生成的TaC却未发生分解。进过研究发现热处理时间的长短也是影响涂层组织和物相变化的一个重要因素，陆小龙等在研究热处理对304不锈钢激光熔覆Ni60/h-BN自润滑耐磨复合涂层组织的影响时，对未进行热处理、进行热处理1h和热处理2h的Ni60/h-BN复合涂层的XRD分析图谱进行分析对比，发现热处理1h的XRD图中的CrB的衍射峰明显高于未进行热处理的，因为激光熔覆是一个快速熔化和快速凝固近乎同时进行的过程，而且这个过程是一个非平衡过程，这就导致在这个过程中有许多物质没有充足的时间充分熔化，但是经过热处理后，因为温度的升高，所以加快了原子间的扩散运动，因而B和Cr有更多的结合，使得热处理后有CrB生成。

2.热处理状态对熔覆涂层组织的影响

相关学者在研究热处理前后镍基高温合金激光熔覆涂层的组织的影响研究中，分别对熔覆层进行均匀化热处理和完全化热处理，通过研究发现经过两种不同的热处理后，不同的热处理会导致熔覆涂层有不同的显微组织，在1150℃下均匀化热处理1h后出现了完全再结晶的现象，且各个区域的晶粒大小不一、分布不均。而经过完全热处理1h后的熔覆层组织为细小的等晶轴。综上所述，热处理的温度、保温时间以及冷却方式的不同都会在一定程度上改变涂层的物相和组织结构。

3.热处理时间对熔覆涂层力学性能的影响

在现代工业生产中，常用热处理来提高零件的综合性能，由于热处理会导致激光熔覆涂层的物相和组织发生变化，因而热处理后涂层的力学性能也会发生改变，其重点体现在熔覆涂层硬度的变化上。翟永杰等在研究热处理对钛合金激光熔覆自润滑耐磨复合涂层的影响的试验中，发现热处理对涂层的硬度有很大的影响。通过对热处理1h和未进行热处理的熔覆涂层进行对比，经过分析得出在热处理1h后熔覆涂层的硬度有所下降，这是因为热处理降低了组织当中的残余应力，且有部分的固溶体在热处理的过程中溶解，所以导致热处理后的熔覆涂层其硬度会有一定程度的下降。李广杰在对不同热处理时间对Ni/WC激光熔覆层力学性能的影响研究中，发现热处理的时间长短对熔覆涂层的硬度影响也很大。热处理对熔覆层的硬度分布基本没影响，但热处理时间的长短会造成很大的硬度差别，在同一种热处理下分别对涂层成进行1h的热处理和2h的热处理，分析发现2h热处理的熔覆涂层的硬度相对热处理1h的要低，因此可以得知热处理时间不一样，对熔覆涂层的硬度产生的影响也不一样。

4.热处理状态对熔覆涂层力学性能的影响

张德强等在研究不同热处理状态Cr12MoV激光熔覆的研究中，通过淬火和退火两种不同的热处理状态进行试验。对比和分析两种不同热处理状态的涂层发现，退火处理要比淬火处理的涂层硬度稍微高一点。送粉量和扫描速度都相同的条件下，对激光的功率进行调整，不同的激光功率也会影响到熔覆涂层的硬度，通过实验可以看出当激光功率在800-900W时硬度会出现峰值，在这之前，熔覆涂层的硬度一直上升，当达到峰值后熔覆涂层的硬度就会有一定程度的下降。

5.热处理对激光熔覆涂层耐腐蚀性能的影响

王传琦等在对多道Ni基熔覆涂层组织进行回火热处理后研究对其耐腐蚀性能的影响中发现，涂层的耐腐蚀性经过回火热处理后比未进行热处理的耐腐蚀性要好很多，分析发现在回火热处理之后，涂层的晶粒会进行了二次生长，导致涂层组织变得更加密集，从而大大提高了涂层表面的耐腐蚀性能。在鲍雨梅等对激光熔覆生物陶瓷涂层物相分析的研究中，对钛合金的表面制备激光熔覆涂层并对涂层进行适当的热处理，通过研究分析发现在进行热处理后，涂层中HA的含量发生了改变，通过实验发现HA的合成和分解是一个可逆的过程，在热处理时达到HA的分解温度，HA的含量会明显减少，当温度在一定的程度上得到了恢复，HA的含量会随之增多，因为激光熔覆是一个快速反应的过程，因此会有一部分的HA来不及分解，反应就已经结束了，从而导致HA的含量有所增加，所以激光熔覆涂层的抗腐蚀性能也会随之有所提升。

6.发展趋势

现阶段热处理对激光熔覆涂层的研究已达到了一定的深度，也取得了一定的成果。随着激光熔覆技术的不断发展，应用激光熔覆技术制备具有自润滑、耐磨、耐腐蚀性等的涂层将是其发展的一个重要方向，但是在制备激光熔覆涂层的过程中依然有很多问题存在。目前热处理对激光熔覆涂层的影响还有很多不清楚的地方有待研究，所以需要進一步深入热处理对激光熔覆涂层的影响研究。就目前而言，在制备激光熔覆涂层的过程中还存在很多的问题，比如气孔、裂纹内应力等。如何解决这些问题，将制备好的激光熔覆涂层再进行热处理不失为一种有效的手段。热处理对激光熔覆涂层的影响诸多，因此将激光熔覆涂层进行热处理，从而解决制备激光熔覆涂层过程中存在的问题是目前一个重要研究方向。

激光熔覆技术是一种新兴的表面处理技术，有着很