在恶劣的使用环境中，设备表面磨损非常严重。为了提高零件的使用寿命并增强材料的耐磨性或耐腐蚀性，通常会在其表面沉积硬质相或抗腐蚀涂层[1],[2],[3]。根据热源类型，常见的涂层方法包括激光涂层、电弧涂层、等离子涂层、高速氧燃料喷涂等技术[4],[5]。其中，激光涂层是通过粉末喷嘴将粉末输送到基材上并熔化形成涂层的过程[6],[7]。由于其热影响区小、稀释率低、冶金结合良好以及晶粒细化等优点，这项技术在各领域受到了越来越多的关注[8],[9]。
为了改善零件的性能，许多学者对激光涂层进行了系列研究[10],[11]。Wang和Tajyal等人[12],[13]对Inconel 718合金进行了热处理测试，证实热处理可以减少涂层缺陷并提高其综合机械性能。在工艺参数方面，Xu和Jelvani等人[6],[14]利用Taguchi方法研究了激光功率、粉末送进速率和扫描速度对Inconel 718合金的影响。这些研究表明，Laves相是导致涂层性能下降的主要因素。Afshari等人[8]开发了一种用于系统模拟激光涂层过程的新型数值模型，同时研究了扫描速度和激光功率对涂层形貌和枝晶间距的影响。此外，Zhu等人[15]还研究了激光涂层过程中施加超声场的效果，他们指出高频振动不仅细化了涂层晶粒，还通过降低孔隙率显著提高了层内硬度。为了进一步研究涂层强化机制，Zhang等人[16]计算了涂层中碳化物和氮化物的吉布斯自由能，得出碳化物和氮化物的析出有利于涂层机械性能的结论。热处理的应用、工艺参数的优化以及外部场的施加都能有效提升涂层性能。然而，由于激光涂层过程中熔池的冷却速率较高，析出相无法及时形成[17]。因此，镍基超级合金的熔池通常由奥氏体枝晶和有害的枝晶间Laves相组成[18],[19]。此外，工件通常在高温高压环境下使用，在热应力和各种复杂机械应力的长期作用下，这些工件会出现坑洞、裂纹和腐蚀等缺陷。
为了比较不同材料的裂纹敏感性，许多研究者提出了多种裂纹敏感性测试方法[20],[21]。根据加载方式，这些测试方法可分为两类：自约束加载和外部加载。自约束加载测试方法制备简单、成本低廉，常用于材料的裂纹抗性定性分析[9]。Yuan等人[22]采用圆形补片试验对镁合金的裂纹敏感性进行了定性分析，发现镁焊缝沿焊缝边缘容易开裂。Kou[23]后续研究中采用了这种方法，并结合了裂纹敏感性判据来预测钢的裂纹敏感性。根据计算曲线，裂纹敏感性随碳含量的增加而呈现峰值。圆形补片试验的应力穿透能力有限，适用于薄膜。此外，由于环形涂层导致焊缝边缘应力集中，裂纹容易在环形边缘出现，且该方法裂纹敏感性误差较大。在自约束试验中，先在试样一端开槽再涂层的也是一种常见方法。根据预制槽的几何形状，可分为鱼骨裂纹试验和Y形槽焊缝试验。鱼骨裂纹试验以裂纹长度作为敏感性判据，裂纹长度越长，裂纹敏感性越高。Li等人[24]用这种方法测试了K439B超级合金，结果表明该材料的裂纹敏感性较低。Feng等人[25]在鱼骨裂纹试验的基础上提出了Y形槽焊缝试验，改进了涂层槽的尺寸并改变了自约束试验的应力状态，使其更适合钛或镍基合金。然而，上述方法需要较高的加工精度，并且试样制备较为复杂。因此，迫切需要提出一种适用范围广、自约束试验应力低、试样制备简便、能够直观有效评估裂纹敏感性的测试方法。
此外，为了提高裂纹抗性，向涂层粉末中添加陶瓷颗粒是一种常见的方法[26],[27]。陶瓷颗粒因其高硬度和高熔点而常被选为涂层的主要增强相[28],[29]。WC在高温下具有高强度和优异的涂层性能。添加适当比例的WC颗粒可以提高涂层的耐磨性和耐腐蚀性[30],[31]。Zhou等人[32]分析了镍基WC复合涂层，认为裂纹行为受孔隙率、WC分布特性和复合涂层残余应力影响。He等人[33]比较了高WC含量对涂层的影响，认为当WC含量达到60%时，涂层受到热膨胀系数差异的影响，内部应力的增加导致宏观裂纹数量增多。未来的研究应关注WC含量较低的涂层。
本研究旨在研究Inconel 718合金的激光涂层，其中使用Ni60A+WC颗粒作为涂层粉末。采用了一种新的裂纹敏感性测试方法，该方法成本低廉、试样制备简单、适用范围广，具有重要的研究价值。通过分析涂层稀释率和试样应力，提出了不同WC颗粒含量对涂层裂纹敏感性影响机制，并解释了WC颗粒含量引起的涂层性能变化。本研究改进并丰富了新型裂纹敏感性测试方法的理论研究。
