FeNiCoTiNb低膨胀激光熔覆涂层的组织特征及摩擦学行为

摘要

目的借助低膨胀合金的因瓦效应,降低熔覆技术产生的热应力,在保证涂层具有低膨胀性的前提下,同时具有优良的机械性能。方法采用激光熔覆技术在316L不锈钢体表面制备了具有低膨胀系数的FeNiCoTiNb涂层。采用SEM、EDS、热膨胀分析仪、摩擦磨损试验机等对涂层的显微组织、残余应力、热膨胀系数、硬度及耐磨性能进行了分析。结果涂层主要由具有FCC结构的γ-(Fe,Ni)固溶体相构成,涂层底部组织主要为胞状晶和柱状晶,局部区域观察到了胞状晶与柱状晶组织向等轴晶组织转变的行为,涂层顶部组织主要由等轴晶组成。涂层的残余应力与热膨胀系数均处于较低水平,其中残余应力平均值为(43±15)MPa,在30~600℃间热膨胀系数的平均值为8.5×10^-6℃^-1,显著低于FeCrNi及NiCrBSi熔覆层。涂层的显微硬度可达到400HV0.5。涂层的磨损机制为磨粒磨损及氧化磨损,316L的磨损机制主要为粘着磨损及氧化磨损。结论通过在316L不锈钢表面进行激光熔覆,得到了兼具低膨胀系数、高硬度、高耐磨性的FeNiCoTiNb涂层,涂层在一定程度上降低了熔覆产生的热应力。