钽对激光熔覆镍基涂层的裂纹敏感性及力学性能的影响

摘要

研究钽(Ta)元素对激光熔覆Ni60镍基涂层的显微组织、裂纹敏感性、硬度和耐磨粒磨损性能的影响。扫描电镜结果显示镍基涂层的裂纹多为沿粗大硬质相晶界开裂,具有典型的热裂纹特征。镍基涂层中加入Ta后,TaC颗粒首先在熔池中形核长大,抑制了M7C3碳化物长大。随着Ta质量分数的增加,涂层表面裂纹的数量和长度明显减少,这得益于初生M7C3碳化物颗粒的细化以及涂层韧性的增加。加入Ta后,尽管涂层硬度有所下降,但是磨粒磨损试验结果显示涂层耐磨粒磨损性能比纯Ni60镍基粉末大幅提高,原因如下:Ta通过固溶强化γ-Ni基体相提高其支撑硬质相的能力;Ta减小M7C3碳化物的高宽比,降低碳化物的脆裂性;此外,原位生成的细小TaC颗粒在摩擦过程中不易脱落,更好地抵御磨粒对材料的切削。