35卷 颗粒周围反应层的尺寸和形貌存在很大差异。图6颗粒增强金属基复合材料层,WC颗粒在复合材料 是被反应层包围的WC颗粒背散射形貌 层中分布比较均匀。 根据能谱分析(EDS)结果以及Ⅹ射线衍射结 2)激光熔注层不同区域组织形貌存在很大差 果可知,WC颗粒周围反应层为Fe3W3C。反应层别,大致可分为上下两部分。熔注层上部是 是由固态WC颗粒与液态Fe反应生成的,反应层FeW3C枝晶和枝晶间共晶,熔注层下部枝晶数量 的尺寸是由反应时间和反应温度决定的。熔注减少,存在较多共晶。 层中不同WC颗粒反应层尺寸差异主要是由于WC 3)激光熔注层中不同WC颗粒周围反应层的 颗粒在熔池中的温度和停留时间不同造成的。 尺寸和形貌存在很大差别。WC颗粒的注入位置是 当WC颗粒从激光束中心区域注入到熔池中决定反应层尺寸的重要因素。 时,此处熔池的温度最高,粘度最低,WC颗粒可以 注入到熔池较深的区域。由于这些颗粒经过激光束 参考文献 的加热,具有较高的温度,从而促进反应层的形成,1 Wang Wenli, Chao M ing ju, Wang Dong sheng d a 因此这些WC颗粒将会形成较厚的反应层。此外, Investigat ion on imm sit u synthes is of T aC particulate reinforced N+ based compos ite coatings by laser cladding [J]. Chinese J 由于在熔池中穿越了较长距离,WC颗粒与熔池的 Laser s,2007,34(2):277~28 反应时间较长,也就导致较厚反应层的产生。 王文丽,晁明举,王东升等.原位生成TsC颗粒增强镍基激光 熔覆层[].中国激光2007,34(2):27 Li Mingxi, He Yizhu, Sun Guoxiong. AlO, nan cryst al line/ N+based alloy composite coat ing s produced by laser cladding [J]. Chinese J. L 200431(9):1149~1152 李明喜,何宜柱,孙国雄纳米Al2O3/Ni基合金复合材料激光 熔覆层组织.中国激光,2004,31(9):1149~1152 3 Yao Jianhua, Zhang Wei. Nicoated nan Ak O composite 2006,33(5):705~708 姚建华,张伟.激光熔覆镍包纳米氧化铝[J.中国激光 (b) sur faces by laser melt injection [J]. Thin Solid Films, 5 D. Avers. M odi fication of m et al surfaces by the laser melk 6 J. D. Ayers, R.J. Schaefer, W.P. Robey. A laser processin g technique for im proving the wear resistance of metals [J].J 7 R. J. Schaefer, J. D. Ayers, T. R. Tucker. Surface 图6激光熔注层中WC颗粒的背散射形貌 United State Patent. 1981. 10. 4299860 (a)WC颗粒;(b)WCFe界面 8 J. H. Abboud. D. R. F. West. Microst ruct ure of titanium injected w ith SiC particles by laser process ing [J.J. Mate Fig 6 BSE micrographs of the WC particle in the M MC layer. (a)wCpart icle:(b)WC/ Fe interface 9 J. A. Reeling, V. Ocelik, Y. T. Pei et al.. Laser melt injection in alum inum alloys: on the role of the oxide skin 当WC颗粒从激光束后部位置注入到熔池中 leta mater..2000,48(17):4225~4233 时,由于很少或未受到激光束的加热,WC颗粒具有10.A. V reeling,V.oclk,J.T.M. De howson.T6A+4 较低的温度,加上熔池后部的温度较低,导致WC strengthened by laser melt injection of W Cp particles [JI Mater.,2002,50(19):4913~4924 颗粒的反应层较薄。另外,由于这个区域熔池温度11Y.T.PeiV.Ol,⊥.Th.M. De h osso,Sic,/TiAl4V 低,wC颗粒所遇到的熔池凝固前沿位于熔池较高 funct . Icta mater.2002,50(8):2035~2051 的位置,wC颗粒在熔池中运动了较短距离就被“冻12M. Ri abk ina Fishm ar,E. Rabk in,P. Levin e al. Laser 结在熔注层的上部WC颗粒与熔池的反应时间较P时 Inc ionally graded tungsten cAb2(1 ide coatings on M2 highspeed tool steel J). Mat. Sci 短,也就导致WC颗粒具有较薄的反应层。 06~114 4结论 I)激光熔注技术可以在Q235钢表面制备WC 994-2012ChinaAcademicJOurnalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp:// kinet颗粒周围反应层的尺寸和形貌存在很大差异。图 6 是被反应层包围的 WC 颗粒背散射形貌。 根据能谱分析( EDS) 结果以及 X 射线衍射结 果可知, WC 颗粒周围反应层为 Fe3W3C。反应层 是由固态 WC 颗粒与液态 Fe 反应生成的, 反应层 的尺寸是由反应时间和反应温度决定的[ 11] 。熔注 层中不同 WC 颗粒反应层尺寸差异主要是由于 WC 颗粒在熔池中的温度和停留时间不同造成的。 当 WC 颗粒从激光束中心区域注入到熔池中 时, 此处熔池的温度最高, 粘度最低, WC 颗粒可以 注入到熔池较深的区域。由于这些颗粒经过激光束 的加热, 具有较高的温度, 从而促进反应层的形成, 因此这些 WC 颗粒将会形成较厚的反应层。此外, 由于在熔池中穿越了较长距离, WC 颗粒与熔池的 反应时间较长, 也就导致较厚反应层的产生。 图 6 激光熔注层中 WC 颗粒的背散射形貌 ( a) WC 颗粒; ( b) WC/ Fe 界面 Fig . 6 BSE microg raphs of the WC particle in the M MC layer. ( a) WC part icle; ( b) WC/ Fe interface 当 WC 颗粒从激光束后部位置注入到熔池中 时, 由于很少或未受到激光束的加热, WC 颗粒具有 较低的温度, 加上熔池后部的温度较低, 导致 WC 颗粒的反应层较薄。另外, 由于这个区域熔池温度 低, W C 颗粒所遇到的熔池凝固前沿位于熔池较高 的位置, WC 颗粒在熔池中运动了较短距离就被
冻 结
在熔注层的上部, WC 颗粒与熔池的反应时间较 短, 也就导致 WC 颗粒具有较薄的反应层。 4 结 论 1) 激光熔注技术可以在 Q 235 钢表面制备 WC 颗粒增强金属基复合材料层, WC 颗粒在复合材料 层中分布比较均匀。 2) 激光熔注层不同区域组织形貌存在很大差 别, 大 致 可 分 为 上下 两 部 分。熔 注层 上 部 是 Fe3 W3 C 枝晶和枝晶间共晶, 熔注层下部枝晶数量 减少, 存在较多共晶。 3) 激光熔注层中不同 WC 颗粒周围反应层的 尺寸和形貌存在很大差别。WC 颗粒的注入位置是 决定反应层尺寸的重要因素。 参 考 文 献 1 Wang Wenli, Chao Ming ju, Wang Dong shen g et al . . Investigation on in- situ s ynthesis of T aC particulat e r einf orced N-i bas ed comp osit e coatings b y laser cladding [ J] . Chinese J . Laser s, 2007, 34( 2) : 277~ 282 王文丽, 晁明举, 王东升 等. 原位生成 T aC 颗粒增强镍基激光 熔覆层[ J] . 中国激光, 2007, 34( 2): 277~ 282 2 Li Mingxi, He Yizh u, Su n Guoxiong. Al2O3 nan ocryst alline/ N-i bas ed all oy composit e coating s produced by l as er claddin g [ J] . Ch inese J . L asers , 2004, 31( 9) : 1149~ 1152 李明喜, 何宜柱, 孙国雄. 纳米 Al2 O3 / Ni 基合金复合材料激光 熔覆层组织[ J] . 中国激光, 2004, 31( 9) : 1149~ 1152 3 Yao Jianhua, Zhang Wei. N-i coat ed nan o-Al2 O3 composit e coating prepar ed b y laser cl adding [ J] . Chinese J . L asers , 2006, 33( 5) : 705~ 708 姚建华, 张 伟. 激光熔覆镍包纳米氧化铝[ J] . 中国激光, 2006, 33( 5) : 705~ 708 4 J. D. Ayers, T . R. T uck er. Parti culat e-TiC-hardened steel sur faces by laser melt injection [ J] . Th in S olid Films, 1980, 73( 1) : 201~ 207 5 J. D. Ayers. M odification of m et al surf aces by the l as er m elt￾particle inj ection process [ J] . Thin S olid F ilms , 1981, 84( 4 ) : 323~ 331 6 J. D. Ayers, R. J. Schaef er, W. P. Robey. A laser processin g t echnique f or im proving the w ear resist ance of metals [ J] . J . Met. , 1981, 33( 8) : 19~ 23 7 R. J. Schaef er, J. D. Ayers, T. R. T ucker. Su rface harden ing b y particl e injection in to laser m elt ed s urface [ P ] . Unit ed S tat e Pat ent, 1981, 10. 4299860 8 J. H . Abboud, D. R. F. West. Microstru cture of titanium inject ed w ith SiC particles by laser processing [ J] . J . Mater . Sci . L ett . , 1991, 10( 19) : 1149~ 1152 9 J. A. Vreeling, V. Ocelik, Y. T . Pei et al. . Laser melt injection in alum inum alloys: on th e role of the oxide s kin [ J] . Acta Ma ter . , 2000, 48( 17) : 4225~ 4233 10 J. A. Vreeling, V. Ocelik, J. T. M. De H osson. T-i 6A-l 4V strengthen ed by l as er melt inj ection of WCp particl es [ J] . Acta Mater . , 2002, 50( 19): 4913~ 4924 11 Y. T . Pei, V. Ocelik, J. Th . M. De H osson. SiCp / Ti6Al4V functionally graded mat erials p rodu ced by l as er melt injecti on [ J] . Acta Mater . , 2002, 50( 8) : 2035~ 2051 12 M. Ri abk ina-Fishm an, E. Rabk in, P. Levin et al. . Laser produced functionally graded tungst en car bide coatings on M2 high-sp eed t ool st eel [ J] . Mat. Sci. Eng . A , 2001, 302 ( 1 ) : 106~ 114 1086 中 国 激 光 35 卷