编号：CYYJ04692
篇名： 纳/微米碳化钨复合哈氏合金激光增材及腐蚀行为研究
作者： 杨洋
关键词： 定向能量沉积; 哈氏合金; 碳化钨;
机构：天津工业大学
摘要： 哈氏合金由于其优异的耐腐蚀性能和高温稳定性,被广泛应用于航空、化工、海洋及核电等领域,但其硬度和耐磨性能较差,极易发生磨损。本文采用激光增材制造技术研究了纳米和微米双尺度碳化钨颗粒复合C22哈氏合金的制备工艺、组织、摩擦磨损及电化学腐蚀等性能,研究了纳米和微米碳化钨颗粒对C22哈氏合金的强化机制,主要工作及结果如下: （1）建立了C22哈氏合金激光增材沉积熔池数值模型,探究了激光功率和扫描速度对熔池传热的影响,分析了沉积试样表面及横截面形貌、稀释率等特征,得到的碳化钨复合C22哈氏合金激光沉积最佳工艺参数为激光功率800 W、激光扫描速度6 mm/s、载气流量1.2 L/min、送粉量1.0 r/min、保护气流量10L/min和搭接率50%。 （2）使用行星式球磨混合机制备了12 wt.%micron WC/C22、12 wt.%nano WC/C22和6 wt.%nano WC+6 wt.%micron WC/C22粉末,采用激光定向能量沉积系统制备了WC/C22复合沉积试样,观察分析了物相组成和微观组织结构。纳米碳化钨在激光作用下发生溶解,与基体中其它元素结合形成W2C、M6C和M12C（Fe6W6C）等碳化物。微米碳化钨颗粒基本保持原有形貌,阻碍了C22合金沉积试样中柱状枝晶的生长,细晶强化效果明显。 （3）纳米碳化钨对C22哈氏合金的强化行为主要表现为细晶强化,微米碳化钨颗粒主要表现为固溶强化与颗粒强化,使得WC/C22复合沉积试样的硬度和耐磨性能显著提高。Nano/micron WC/C22复合沉积试样的硬度及摩擦磨损性能提升最为明显,与C22哈氏合金激光沉积试样相比,显微硬度由268.85 HV0.2提升到459.85 HV0.2,磨损质量损失从0.039 g减小到0.003 g。测试了C22和WC/C22复合沉积试样在3.5 wt.%Na Cl溶液中的动电位极化曲线和电化学阻抗谱,micron WC/C22复合沉积试样的电化学腐蚀性能最优异。微米碳化钨颗粒能够形成惰性物理屏障阻碍化学反应的进行,纳米碳化钨因溶解而形成的碳化物造成了晶界和晶粒之间的元素不匹配,加快了腐蚀的速度。