铁基非晶复合涂层的激光熔覆制备

Fe基非晶合金与其他块体非晶体系相比，具有较高的强度、硬度，耐腐蚀，成本比较低等优点，在作为潜在的结构材料应用中，将扮演着极其重要的角色，然而由于其非晶合金玻璃形成能力较差限制了非晶样品的形状和尺寸，进而限制了Fe基非晶合金的应用。因此，如何提高Fe基非晶合金玻璃形成能力、制备出大尺寸、多维度的非晶态合金成为材料科学工作者迫切需要解决的问题。通过激光熔覆技术在传统材料表面制备非晶涂层或非晶复合涂层是对铁基非晶合金应用的有益补充，是近几年来研究的热点。在利用激光熔覆技术制备非晶涂层的过程中，熔覆层与基体的稀释率、冷却速度和成分的分布等等对非晶涂层的组织分布和性能起着至关重要的作用。本章试图利用高功率半导体激光器对Fe34Co34B20Si5C3Nb4非晶合金粉末进行激光熔覆，不需要惰性气体保护仓，且只需一个步骤在低碳钢表面上获得非晶涂层。

本章通过设计试验，通过光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、透射电镜（TEM）、热分析（DSC）和图像分割软件等手段进行组织微观分析和相结构的表征，研究工艺参数对熔覆层的稀释率、成分分布特征、微观组织和非晶形成能力的影响规律，为进一步研究激光熔覆非晶涂层的组织和性能提供了技术支撑和试验依据。另外，采用维氏硬度仪、纳米压痕仪（Nano-teste600）、摩擦磨损试验机（MMW-1A）和电化学测试工作站测试熔覆层不同区域的显微硬度、摩擦磨损和电化学腐蚀行为，揭示熔覆层组织与性能之间的映射关系。根据熔覆粉末和熔覆层的DSC结果，测试熔覆层的热稳定性，并对熔覆层进行了不同温度和Tg。在玻璃化温度（Tg）下不同时间的退火实验，获得了热处理对熔覆层的相组织及力学性能的影响。