涂層物相分析和組織分析

涂層表面的XRD分析圖譜。涂層中主要存在Fe、Al顆粒相，氧化物Al203以及金屬間化合物Fe3Al等。激光熔覆具有快速熔化和凝固的特點，部分鐵粉和鋁粉未及時反應便冷卻凝固了，因而涂層中含有較多的原始的Fe、Al顆粒。同時，在高能量密度激光作用下，涂層中部分鐵粉和鋁粉反應生成了Fe3Al新相。由于Al元素活性較大，在空氣中極易氧化，因而部分Al粉被氧化成Al203，在涂層表面形成了一層薄薄的氧化膜，這不僅有利于防止涂層中其它元素被氧化，同時少量Al203的生成也有利于涂層硬度和耐磨性的提高。

   激光熔覆不同區域的顯微組織，可以看出，涂層內部基本無裂紋，氣孔、夾雜較少，故涂層質量良好。涂層與基體的界面處形成了一條連續的光亮帶，表明基體與涂層之間的冶金結合質量良好。

   熔覆過程具有快速熔凝特點，因而存在較大的溫度梯度和冷卻速率。按照凝固理論，溫度梯度與凝固速率的比值（即G/R）直接影響著微觀組織的形態特征。激光熔覆過程中，由于涂層受到基體的強烈冷卻作用，在基體與涂層底部界面處存在大的溫度梯度，但界而處的凝固速率卻非常小，幾乎為零，幫G/R非常大，因而在界面處形成了沿晶外延附生的平面晶。隨著距界面處距離增加，結晶過程逐步推進，G/R逐漸減小，形成較小的成分過冷區，平面的穩定遭到破壞，同時由于成分過冷區較小，晶粒向兩側方向的生長受到限制，因而在涂層中部形成沿散熱方向生長的柱狀晶，該區域組織具有定向凝固的特征，在涂層表面附近，G/R非常小，成分過冷區較大，晶粒生長不受限制，可自由生長，因而涂層組織由柱狀晶轉變為等軸晶。

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2015.05.20