激光熔池内Cr7C3-VC复相陶瓷增强相的燃烧合成及其凝固组织控制研究

本项目在"涂层＋基体"的表面复合材料制备模式指导下，将激光熔覆与燃烧合成技术有机地结合起来，借助激光高能量密度及工艺参数可调的特点，协同和控制燃烧合成反应，在激光熔池内原位合成陶瓷颗粒增强相。.本项目研究了激光熔池内燃烧合成Cr7C3-VC复相陶瓷颗粒增强相的热力学条件和动力学规律；通过对激光协同燃烧合成反应与凝固过程交互作用的研究，揭示了增强相颗粒参与下的多元多相复杂熔体的非平衡凝固行为、相的形成、组织演变规律及界面微观结构特征；在快速凝固理论指导下，研究凝固组织形状因子的影响因素以及激光工艺参数与形状因子之间的关系，在此基础上探索控制凝固组织的最佳工艺。.本研究通过加大过冷度、添加稀土等措施细化晶粒，借助造孔原位自渗渍等方法提高增强相的体积分数，利用熔体结构X射线分析、高温显微镜等研究手段，揭示增强相原位自生机理及强化机制。.本研究将为铁基表面复合材料的设计、开发及应用提供指导。

本项目在“涂层＋基体”的表面复合材料制备模式指导下，将激光熔覆与燃烧合成技术有机地结合起来，借助激光高能量密度及工艺参数可调的特点，协同和控制燃烧合成反应，通过反应熔覆，在激光熔池内原位自生碳化物（Cr7C3、VC 、Cr7C3-VC）陶瓷增强相。项目研究了增强相的原位自生机理，揭示了多元多相复杂熔体条件下增强相的非平衡凝固行为、组织演变规律、界面微观结构特征及增强相组织结构与材料性能之间的关系，考察了所制备复合材料的摩擦磨损性能及电化学腐蚀行为，进而揭示了碳化物陶瓷增强相的表面改性机制和强韧化机制。项目如期完成了申请书的研究内容并得到以下研究成果：.1. 通过温度场、应力场等有限元数值模拟，对激光反应熔覆体系工艺参数进行了优化，优化结果在实验中得到了很好的验证，并对实验研究起到了很好的指导作用；.2. 在激光熔池内原位自生了碳化物（Cr7C3、VC 、Cr7C3-VC）陶瓷增强相，并分别制备了相应的铁基表面复合材料；.3. 对增强相组织的非平衡凝固行为及其影响因素进行了研究，揭示了增强相的原位自生机理；.4. 探索了提高增强相体积分数及晶粒细化的方法，为进一步提高复合材料的性能提供了指导；.5. 材料性能试验表明，增强相的改性及强化效果极为明显，制备的铁基表面复合材料具有良好的耐磨剂耐蚀性能。.本研究为铁基表面复合材料的设计、开发及应用提供了指导。