通过激光熔覆技术制备得到NiCrBSi涂层,分析了涂层的显微组织和物相,研究了不同温度下涂层的耐磨性能,讨论了700 ℃和750 ℃高温摩擦环境下显微组织演变和摩擦磨损机制,确定了涂层适用的工作温度区间。结果表明,涂层主要包括γ-Ni、Cr₃C₇、CrB和Ni-B-Si共晶组织;700 ℃时增强相Cr₃C₇和CrB保持稳定,共晶组织轻微分解,涂层的耐磨性较常温略有减弱,磨损机制为磨粒磨损和黏着磨损;750 ℃时CrB未分解,但Cr₃C₇和共晶组织明显分解,这导致涂层磨损和软化严重,在边缘形成飞边,涂层因严重塑性变形而失效。

为探究熔覆涂层表面加载激光冲击波对其应力状态、大小及微观组织的影响, 采用高能量脉冲灯抽运YAG 激光器对NiCrBSi合金涂层进行激光冲击调控, 利用X射线衍射应力分析仪对激光冲击调控前后的合金涂层表面应力状态进行分析, 利用扫描电镜观察涂层微观组织, 探究涂层组织与激光冲击波植入拉应力的关系。结果表明, 激光双点离散冲击后, 冲击区与近冲击区均呈压应力, 最大压应力为-350 MPa。单道单层连续激光冲击后, 熔覆层压应力最大值为-328.74 MPa, 植入压应力最大可达489 MPa。激光冲击前熔覆层未搭接区较搭接区的组织更均匀, 初始晶粒更细小。激光冲击前熔覆层搭接处的最大主应力平均值约130 MPa, 与单道单层相近, 最小主应力表现为压应力均值约-20 MPa, 但激光冲击后搭接处的应力降幅仅250 MPa, 比单道单层小。

在 4 5 #钢表面进行了对NiCrBSi合金粉末添加V₂O₅的激光熔覆试验。通过优化激光熔覆工艺参数及V2 O5含量的优选 ,得到了质量良好、无裂纹且与基底冶金结合的熔覆层。实验表明 ,随V2 O5含量的增加 ,V2 O5对降低裂纹敏感性的作用逐渐明显直至最终消除裂纹。采用X射线衍射、扫描电镜对显微组织的观察分析表明 ,V2 O5降低熔覆层裂纹敏感性归因于V2 O5能够在快速凝固过程中起到均匀细化枝晶组织、抑制粗大块状脆性硬质相和提高覆层韧性的作用。

在Ti-6Al-4V合金表面激光熔覆NiCrBSi-TiC复合涂层,利用扫描电镜和透射电镜分析了熔覆层的微观组织,测试了熔覆层在大气和真空(P=10-5Pa)环境中的摩擦磨损性能.结果表明,熔覆层的组织是在γ-Ni树枝晶和γ-Ni+M23(CB)6共晶的基体上弥散地分布着未熔TiC颗粒和液析TiC.未熔TiC颗粒与基体γ-Ni之间具有外延生长的结合界面,液析TiC与基体γ-Ni结合界面干净、光滑.熔覆层在大气环境中的摩擦系数在0.3～0.4之间,磨损率比Ti-6Al-4V合金降低约一个数量级,在真空环境中的摩擦系数在0.4～0.5之间,磨损率比Ti-6Al-4V合金降低约一倍.