WC-Co复合哈氏合金C276激光熔化沉积微观组织及性能研究

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哈氏合金C276由于其优异耐腐蚀性能和良好的机械性能,被广泛用于石油化工、航空航天、海洋、核工业等领域中。本文采用激光熔化沉积技术制备了多层哈氏合金C276块状试样和WC-Co强化哈氏合金C276复合涂层,构建了本构模型,研究了其力学拉伸性能和断口形貌;分析了WC-Co颗粒对C276显微组织、硬度、摩擦磨损行为和电化学腐蚀行为的影响。主要的研究内容如下:(1)通过实验和数值模拟的方法,研究了同轴送粉喷嘴的粉末输运特性。制备了哈氏合金C276单道涂层,研究了送粉量、载气流量、激光功率和扫描速度等工艺参数对涂层质量的影响。通过涂层高度、宽度和稀释率等质量评价指标确定了最佳工艺参数。利用最佳工艺参数(载气流量5L/min、送粉量1.5r/min、激光功率800W、扫描速度10mm/s和搭接率50%)制备了掺入不同比例(0wt.%、10wt.%、15wt.%和20wt.%)WC-Co颗粒的C276/WC-Co复合涂层。(2)研究了哈氏合金C276块状试样垂直于激光扫描方向和平行于激光扫描方向的显微组织、硬度和力学拉伸性能。结果表明,激光熔化沉积制备的哈氏合金C276的硬度、抗拉强度和屈服强度均高于国际标准,而伸长率低于国际标准。建立了哈氏合金C276的J-C本构模型,用于预测该材料的拉伸行为,实验和仿真结果较为一致。(3)研究了C276/WC-Co复合涂层的显微组织、硬度、摩擦磨损性能和电化学腐蚀性能。结果表明,WC-Co颗粒大部分均匀地分布在涂层中,并为异质形核提供了有利条件。C276/WC-Co复合涂层的微观结构由γ-Ni固溶体枝晶和枝晶间Mo Ni固溶体共晶组成。掺入WC-Co颗粒后,C276合金的硬度和耐磨性显著提高,但电化学腐蚀性能略有下降。
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