等离子喷涂Fe基非晶涂层经退火与激光重熔处理的微观结构演变及空蚀行为机制研究

本研究针对液压设备空蚀失效问题，通过对比退火与激光重熔后处理技术对等离子喷涂FeCrMoCB非晶涂层性能的影响，发现激光重熔使断裂韧性提升至8.31 MPa·m1/2（达原始涂层的3.44倍），空蚀质量损失降至1.51 mg（仅为退火涂层的11.72%），为开发高抗空蚀涂层提供了新思路。

　　

在高速运转的水力机械领域，空蚀失效如同隐形杀手——从螺旋桨到液压扭矩转换器，气泡溃灭产生的微射流和冲击波不仅造成材料剥落，还会诱发腐蚀连锁反应。传统改进流道设计的方法耗时费力，而Fe基非晶合金因其优异的机械性能和耐腐蚀性成为理想替代材料，但块体非晶的尺寸限制促使研究者转向涂层开发。尽管等离子喷涂(APS)能高效制备非晶涂层，其固有的层状结构和微观缺陷却成为性能提升的瓶颈。

扬州大学的研究团队在《Surface and Coatings Technology》发表研究，系统比较了退火与激光重熔对FeCrMoCB涂层的改性效果。通过优化AMDR201粉末的等离子喷涂参数，分别采用箱式炉退火（450-630°C）和半导体激光器（功率400-800W）处理涂层，结合XRD、SEM和显微硬度计等分析手段，揭示了后处理工艺-微观结构-性能的关联规律。

关键发现包括：最佳退火涂层（600°C）的断裂韧性达3.40 MPa·m^1/2，较原始状态提升41%，但激光重熔（700W）展现出更显著的层状结构消除效果，使断裂韧性飙升至8.31 MPa·m^1/2。显微硬度方面，激光重熔涂层以1172.7 HV_0.1超越退火涂层的1150.1 HV_0.1。10小时空蚀测试中，激光处理涂层的质量损失仅1.51 mg，相当于原始涂层和退火涂层的6.91%和11.72%。

研究结论指出，激光重熔通过彻底消除层状缺陷、显著提升断裂韧性和硬度，其抗空蚀性能远超退火处理。该工作为水力机械关键部件的表面防护提供了新方案，同时为多尺度结构调控与非晶涂层性能优化建立了理论框架。国家自然科学基金（52375210）和扬州大学"青蓝工程"为本研究提供了支持。