激光涂覆熔池中陶瓷颗粒的运移行为与自生梯度涂层研究

采用6千瓦CO2和3千瓦YAG激光、同步送粉方法在钢和铸铝合金表面分别熔覆TiC/Ni合金、过共晶AlSi基合金梯度涂层，就光束能量场对激光熔池温度梯度与流场的控制作用、硬质颗粒在熔池中的快速成长大与运移行为以及梯度涂层的组织特征等进行了深入研究。发现TiC颗粒的快速长大主要依赖碰撞与合并，而凝固前沿对小颗粒TiC的优先捕获决定了涂层梯度组织的原位生成；AlSi基合金梯度涂层中初晶Si颗粒及Al3Ni2棒状相的快速生长是成分深度过冷与对流促使溶质有效输运共同作用的结果，它们的粒度与含量梯度分布规律受其存在于熔池中的时间长短和涂层稀释度控制；从而建立了激光熔覆梯度涂层的自组织模型。研制的具有江聚粉末束与保护熔池双重效用的粉末喷头已报专利。