基于激光熔化沉积的Inconel 625合金复合强化机制及性能研究

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Inconel 625高温合金性能优异,被广泛应用于航空航天、工业化工等领域,为了进一步提高其耐磨性能,提出采用激光熔化沉积方法制备碳化钨与石墨烯增强Inconel 625复合材料思路,制备出Inconel 625/WC-12Co复合涂层和Inconel625/石墨烯复合涂层,采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪、显微维氏硬度计和摩擦磨损机等对其开展测试,主要工作内容及结果如下:(1)通过变换激光功率和扫描速度,在Q235基板上进行Inconel 625合金单道单层实验,选择合适的宽高比和稀释率,获得最优工艺参数:激光功率750W、扫描速度8.5mm/s、搭接率50%。(2)制备0wt%、5wt%、10wt%、15wt%WC-12Co含量的复合涂层,分析Inconel625涂层以及复合涂层的微观组织、显微硬度和摩擦磨损性能。Inconel 625涂层以柱状晶、等轴晶和胞状晶为主,物相成分主要为γ-Ni基体相;球形WC-12Co颗粒在涂层中均匀分布,有部分发生烧蚀及分解,在枝晶间发生元素偏析,生成了Nb C、M23C6等新物相;Inconel 625涂层以黏着磨损为主,随着WC-12Co比例增加,颗粒强化复合涂层耐磨性能进一步增强,显微硬度从264HV0.2提高至308HV0.2。(3)采用球磨法制备5wt%石墨烯含量的混合粉末,通过预制铺粉的方式进行激光熔化沉积实验。石墨烯复合涂层以网络状枝晶为主,通道偏析现象明显,有大量星状或点状析出相;拉曼光谱测试表明复合涂层中仍有石墨烯的存在,但是缺陷密度增加;石墨烯复合涂层显微硬度与未加石墨烯相比提高了376.9HV0.2,黏着磨损程度大幅降低,氧化磨损占主导,摩擦磨损性能显著提高。
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