激光熔覆H13-TiC复合材料的微结构及耐腐蚀性能研究

摘要

激光熔覆技术作为一种表面改性技术,可以在低成本的基体表面上制备耐腐蚀、耐磨、抗氧化、高硬度等多种性能的表面强化层,也可以对局部失效的零件表面进行修复,具有广阔的应用前景。模具钢作为模具工业发展的基础,由于工作条件苛刻,特别是热作模具钢,通常会因为表面或局部材料出现磨损、裂纹等缺陷而使模具失效,造成巨大的经济损失。本论文以H13钢为基体,H13-TiC混合粉末为熔覆材料,通过激光熔覆方法在H13钢表面形成不同TiC含量的H13-TiC的熔覆层,采用X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、扫描透射(STEM)Z衬度像、微区X-射线能谱(EDS)等分析方法对熔覆层表面的物相,熔覆层与基体的结合情况,熔覆层内部增强相的形貌、微观结构、微区成分与分布,熔覆层内部的物相等进行了系统的表征,并将表征结果与熔覆层的耐腐蚀性能进行了关联研究,探讨了TiC含量与耐腐蚀性能之间的关系。通过上述实验得到以下主要结论:
　　 (1)激光熔覆H13-TiC混合粉末后,基体表面除了基体自身的物相以外,主要为TiC。熔覆层内部,没有因为TiC粉末的加入而形成新的物相。
　　 (2)随着混合粉末中TiC含量的增加,熔覆层中TiC增强相的形貌由低含量时的近球形和四边形等不规则形貌,到高含量时增加了放射花状和花簇状的形貌。各种形貌的TiC晶体颗粒均按照晶体生长动力学的规律生长,生成最稳定的形态。
　　 (3)对各个TiC含量的熔覆层进行阳极极化曲线的耐腐蚀性能的测试结果表明:熔覆H13-TiC混合粉末的涂层与H13钢基体相比腐蚀电位明显增加,腐蚀电流明显减小,说明熔覆层能有效提高H13钢的耐腐蚀性能。且随着TiC含量的增加,耐腐蚀性先增后减,在TiC含量为15wt.％时,耐腐蚀性能最佳。