《表1 图1e各区域EDS分析结果》

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《Monel合金表面激光熔覆Ni基稀土合金空蚀性能》

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图1为Ni基及Ni基稀土合金激光熔覆层的组织形貌。可以看出，二者均由沿界面定向生长的细小树枝晶、共晶组织及深灰色硬质相组成。Ni基合金熔覆层（图1a~1c）的枝晶组织相对粗大，枝晶间分布着不均匀的深灰色硬质相。Ni基稀土合金熔覆层等轴晶和树枝晶明显细化（图1d~1f），无裂纹、气孔等缺陷，组织均匀致密。在激光熔覆过程中Y2O3稀土氧化物弥散分布于Ni基合金熔体中，成为熔体的结晶核心，细化快速熔凝的枝晶组织，抑制了深灰色硬质相的析出和生长。Ni基稀土合金熔覆层由树枝晶和枝晶间弥散分布的深灰色硬质相组成（图1e所示）。熔覆层界面附近形成一层5μm左右的互溶区（图1f所示），表明熔覆层与基体之间形成了良好的冶金结合带[15]。界面结合处上方分布着垂直于界面定向生长的柱状晶，这是由于在熔池底部形核的方式是以微熔的基材为结晶核心，且由于基材的传热作用，界面两侧液固两相间温差很大，从而形成大量沿热流方向生长的柱状枝晶。图2为Ni基及Ni基稀土合金熔覆层X射线衍射谱。分析可知，2种熔覆层均由γ-Ni固溶体、Ni3B和高硬度Cr的碳化物Cr23C6和Cr7C3组成。衍射谱中未发现明显的稀土氧化物Y2O3相的衍射峰，这是由于激光辐照的高温作用，导致部分Y2O3在熔池中分解成Y原子和O原子[16]，Y为表面活性元素，在激光熔覆的过程中与熔池中的Si、S等杂质反应，并上浮成渣，具有降低表面张力和界面能的作用，使深灰色硬质相与熔体之间的润湿效应增强，而且稀土元素多分布在熔覆层组织的晶界处，起到影响熔覆层微观组织和抑制晶体的生长作用[17]，净化了熔体，提高了γ-Ni晶胞的有序性，增强了硬质相和基体相的联接强度[18]。同时，由于稀土元素对C、Cr等原子有较强的吸附作用，使得硬质相颗粒弥散细化，导致C、Cr等原子优先在稀土元素所引起的畸变区析出，增加了Cr23C6和Cr7C3等硬质相的形核核心，促使其均匀细化。表1为图1e中Ni基稀土合金熔覆层组织标记区域对应的EDS成分分析结果。分析表明在树枝晶干处Ni元素含量相对较高，该区域固溶少量的Fe、Si、Cr元素；深灰色硬质相中的Cr元素含量最高；枝晶间组织中富含Cr、Ni元素。结合X射线衍射分析结果可知，树枝晶区域主要由含有少量Fe、Cr、Si元素的γ-Ni固溶体组成；深灰色硬质相主要由铬的碳化物Cr23C6和Cr7C3组成；枝晶间共晶组织主要由γ-Ni+Cr7C3和γ-Ni+Ni3B组成[19]。