能量密度对Inconel 625基碳化钨涂层微观结构、力学性能及磨损行为的影响（采用激光熔覆技术）

《steel research international》：Effects of Energy Densities on Microstructure, Mechanical Properties, and Wear Behavior of Inconel 625?+?Tungsten Carbide Coatings by Laser Cladding

激光熔覆制备不同能量密度下Inconel 625/WC复合涂层，微观结构分析表明其相组成为γ-Ni、WC、W?C和Cr?C?。当能量密度降至19.96 J/mm2时，涂层硬度达535 HV，弹性模量219.5 GPa，磨损性能最优，主要归因于晶粒细化与WC颗粒协同强化效应。磨损机制显示，大尺寸WC颗粒易断裂，裂纹沿颗粒间隙扩展，球形WC因高有效分辨剪切应力更有效抑制裂纹扩展。

　　

摘要

随着石油钻铤使用环境的日益复杂，现有设备已无法满足当前的服务要求。本研究采用激光熔覆技术，在不同的能量密度（22.22、19.96、18.18 J/mm2）下制备了Inconel 625/碳化钨（WC）复合涂层。通过扫描电子显微镜、能量色散光谱仪和电子背散射衍射技术，系统研究了不同扫描速度下制备的涂层的微观结构、力学性能和耐磨性，并探讨了其强化机制。实验结果表明，所有样品均表现出良好的冶金结合性，且无孔洞或裂纹等缺陷。所有样品的相组成为γ-Ni、WC、W?C和Cr?C?。当能量密度降至19.96 J/mm2时，样品的硬度达到535 HV，弹性模量达到219.5 GPa。同时，该样品表现出最佳的耐磨性，这种耐磨性与硬度呈正相关，符合Archard定律。优异的耐磨性得益于晶粒细化和弥散强化的协同作用。在干摩擦条件下，较大的WC颗粒会发生断裂，而裂纹扩展会绕过较小的WC颗粒；此外，球形WC颗粒在裂纹扩展过程中能承受更高的有效剪切应力，从而更不易发生裂纹萌生、扩展和断裂。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。