激光熔覆Hastelloy C276涂层组织及抗热震性能研究

作者：马旭峰; 孙耀宁^*; 马文有; 王岳亮; 卢冰文; 种振曾; 李福海; 陈兴驰

来源：表面技术, 2023, 52(11): 457-465.

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2023.11.040

• 压延辊
• Hastelloy C276合金
• 激光熔覆
• 热应力
• 抗热震性能
• 热震失效

目的 针对微晶玻璃压延辊在服役过程中因表面频繁承受较大的温度梯度而开裂的问题，研究一种抗冷热疲劳性能突出的高性能防护涂层来延长压延辊服役寿命。方法 采用激光熔覆技术，以扫描速度为800 mm/min、送粉量为26 g/min、光斑直径为4 mm、搭接率为50%、激光功率为2 200 W的工艺参数，在2Cr13基体上熔覆Hastelloy C276镍基合金涂层。采用扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）、X射线衍射仪（XRD）研究熔覆涂层的微观组织和热震失效裂纹微观形貌、元素分布以及涂层相组成。利用箱式电阻炉对Hastelloy C276熔覆涂层与2Cr13基体进行热震试验。结果 Hastelloy C276熔覆涂层表面无裂纹、成形良好，涂层与基体之间为冶金结合。涂层由γ-Ni、M6C和M23C6相组成。熔覆涂层从基体结合处至表面依次形成了平面晶、胞状组织、柱状树枝晶以及等轴树枝晶，碳化物相均在树枝晶间析出。Hastelloy C276熔覆涂层抗热震失效次数约为2Cr13基体的3倍，最高抗热震次数可达到202,HastelloyC276熔覆涂层具有良好的抗热震性能。结论 由于HastelloyC276涂层与2Cr13基体结合紧密且存在热膨胀系数差异，热震时在熔覆结合界面产生了较大热应力，因此裂纹最先在熔覆结合界面处萌生，然后逐渐扩展至涂层表面最终失效。Hastelloy C276涂层的裂纹萌生扩展机制使裂纹在涂层表面出现较晚，有效延长了2Cr13微晶玻璃压延辊抗冷热疲劳寿命。

• 单位
  广东省现代表面工程技术重点实验室; 广东省科学院; 新疆大学