激光熔覆制备Fe-Al金属间化合物覆层

第２７卷第６期焊接学报ｖ０１．２７Ｎｏ．６２Ｏ０６年６月ＴＲＡＮＳＡＣⅡＯＮＳＯＦＴＨＥＣＨＩＮＡⅥ砸ＩＤＩＮＧＩＮＳ，唧）１＇ＩＯＮＪｕｎｅ２００６激光熔覆制备Ｆｅ—Ａｌ金属间化合物覆层

程广萍，何宜柱

（安徽工业大学材料科学与工程学院，安徽马鞍山２４３００２）

摘要：分别以纯如ｍ粉、铁基合金粉＋铝粉为原料，采用激光熔覆工艺在钢基体表面制备

Ｆｅ—ｍ金属间化合物。利用扫描电镜、能谱仪与ｘ射线衍射等方法对熔覆合金层以及与钢基

体的结合界面等进行了显微组织与相结构的分析。结果表明，采用这两种原料均可以获得与

基体之间良好冶金结合的Ｆｅ—ｍ合金覆层，覆层组织致密，均与基体实现了良好的冶金结合；

直接熔覆№址工艺的覆层存在裂纹现象，而铁基合金粉＋铝粉反应合成工艺的覆层组织含

少量孤立微孔隙，但无裂纹缺陷；直接熔覆Ｆ龟越的覆层组织由粗大的等轴状晶团构成，等轴

状晶团内部及晶界由大量极细小的板条状飓ＡＪ晶粒构成，许多相邻板条晶之间具有一致的

晶体取向；反应合成工艺的覆层组织主要由大量细密、均匀的树枝晶构成，树枝晶所含元素的

原子比Ｆｅ：灿：Ｎｉ：Ｃｒ：Ｓｉ大约为５５：２４：８：８：５。

关键词：激光熔覆；飓越；金属间化合物；反应合成征，汗

中图分类号：１Ｇ１７４．４４文献标识码：Ａ文章编号：０２５３—３６０ｘ（２００６）０６一０３７—０４

Ｏ序言

作为近年来新兴发展起来的一种具有潜在高熔点与高温强度，以及低密度、良好耐蚀性能的新型金属材料，金属间化合物拥有作为高温结构材料与耐腐蚀材料的诸多特殊优点。限制金属间化合物材料实用化、工业化的最大障碍，是其所具有的脆性特征。尽管通过合金化、热形变处理、缺陷控制等韧化途径一定程度上改善了材料脆性【１’２Ｊ，但金属间化合物作为整体结构材料应用仍受到较大限制。金属问化合物得到广泛应用的前景之一是以韧性的金属为基体，而仅在金属表面涂覆金属间化合物。目前国内外对金属间化合物涂层的研制多采用喷涂工艺［３￣６Ｊ，这些方法不同程度存在以下缺点：（１）由于喷涂工艺温度受限，涂层合金熔滴经雾化与基体作用的温度较低，时间较短，基体基本不能熔化，因而基体与涂层问为机械结合，界面结合强度较低。（２）由于喷涂温度较低，涂层合金凝固过程极快，载气以及反应生成的气体逸出困难，因而涂层不致密，含较多孔隙。对于依靠化学反应合成金属化合物的反应热喷涂工艺过程，还易造成化学反应不完全，产物不纯。（３）合金涂层较薄。这些缺点极大限制了采用传统热喷涂工艺制备的金属间化合物涂层材料在较

收稿日期：２００５—０４—２３

基金项目：安徽省教育厅自然科学基金资助项目（２００３Ⅺ０５５）恶劣腐蚀、磨损、高温氧化等条件下的应用。

№舢金属间化合物是近年来材料研究最活跃的领域之一。与结构钢相比，№Ａｌ金属问化合物具有良好的高温抗氧化、抗硫化及其它多种介质中的抗腐蚀性能，以及较高的高温强度和高温抗蠕变等性能。№Ａｌ的抗腐蚀性能与不锈钢相近，但由于不含贵重金属，原料成本低，有望成为新一代廉价耐蚀材料。研究以铁铝金属问化合物为研究对象，利用激光加工技术，分别以纯№Ａｌ粉、铁基合金粉＋铝粉为原料，采用激光熔覆工艺在钢基体表面制备Ｆｅ—ｍ金属间化合物。文中重点分析了两种原料与工艺条件下合金覆层的宏观与显微组织结构，通过对覆层及界面组织结构的分析，探讨激光熔覆制备铁铝基金属间化合物覆层新工艺，为激光熔覆以及反应合成金属间化合物覆层工艺应用于金属材料表面改性提供一定依据。

１试验材料及方法

试验分别采取钢基体表面直接熔覆№灿金属间化合物粉末方法，以及利用铁基粉与纯铝粉之间化学反应熔覆合成Ｆｅ一盟金属间化合物两种工艺。两种熔覆用原料粉分别选用纯如脚粉和含Ｃｒ、Ｎｊ、ｓｉ、Ｂ元素的铁基自熔性合金粉＋纯铝粉，铁基粉与纯铝粉

按一定比例配比、混合，配比前粉末经烘干处理。后

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