Fe基合金激光熔覆工艺参数优化及其性能研究
激光熔覆技术是指将特定的纳米级材料粉末用同步送粉或者预置送粉，再利用高能量密度激光集束在基材表面。
使其纳米级的粉末和基材表面同时熔化并迅速冷却凝固，从而形成与基体结合强度高、缺陷少的表面涂层的工艺方法。
再通过调整工艺参数或者材料配比，生产得到具有良好的耐磨性能、优良的耐蚀性能以及抗高温氧化等性能的涂层，可进一步非常容易达到对材料的特定性能的要求。
利用IPG6000W激光熔覆设备于基材尺寸为准50mm2×15mm的45钢放置在设定的位置，最后调试好机器并开始实验。
经过前期试验结果发现，激光功率大多都在2000W左右，所以本研究将光斑直径为准5mm、搭接1.5mm，送粉量1mm设置好，再对激光功率和扫描速度这两个工艺参数方面进行探究。
使用线切割切取准25mm×15mm的耐摩擦试样，使用XRD检测涂层的物像组成，型号为普析通用XD-3。
切取5mm×5mm×10mm的小样块来制备金相，依次用240目、600目、1200目、2000目砂纸打磨至光滑，最后抛光。
使用4%硝酸酒精溶液进行浸蚀15s，再使用金相显微镜观察金相试样的显微组织结构。使用显微硬度仪，型号为HV-1000Z，用随机5点法对涂层测试硬度。
将摩擦试样用240目砂纸打磨至光滑，使用球盘摩擦，30N载荷，500r/min转速，试验时间为1800s，摩擦直径为准6mm。
为进一步探究修复热轧轧辊后的涂层性能，对每个样表面进行着色探伤，如探伤结果（下图）可看出，这几个试样都是没有裂纹和气孔等缺陷。
激光熔覆技术目前一大困境就是产生裂纹，而Fe基合金的成型形貌都不错。
探伤结果表明：在这些工艺参数下制备的涂层都没有裂纹和气孔，这表明已经达到修复轧辊应用标准的第一步。
从金相显微图可以看出，涂层的主要区域是涂层熔覆区，涂层与基材过渡区为结合区，激光熔覆的热能不仅对涂层材料作用，基材也受到热量积累影响从而发生一些反应，这块区域是热影响区。
这些试样涂层微观组织主要为致密的晶粒结构，还可以明显看出，有大量的枝晶组织和共晶组织存在。
在结合区由于热量积累比较多，晶体得到相较于熔覆区更多的生长，所以存在一些较为粗大的柱状晶体组织。
而在熔覆层最上层由于受到的热量最少，晶体生长时间最短，所以晶粒最细。同样能看出来，2000W功率和10mm/s扫描速度的样品有着最为致密的晶粒结构。
随着激光功率的增大，Fe基金属激光熔覆涂层的硬度也随着增大，而扫描速度的改变对涂层的硬度影响不大，硬度突变可能是因为速度过快而导致激光没有及时融化Fe基金属粉末。
每个样品的表面涂层硬度分布比较均匀，而且每种不同的工艺参数下的Fe基金属激光熔覆涂层的硬度都比普通的45钢的硬度要高，这也侧面证明了激光熔覆技术的优越性。
从样品与磨损率的曲线图可看到，涂层磨损率主要在10-5数量级。
Fe基金属材料中有着Cr、Ni增强材料耐摩擦性能的元素，而其中C和Cr结合的Cr7C3以及Fe与Ni结合的（Fe，Ni），二者都明显提高了涂层的硬度和耐摩擦性。
从结果可看出，试样磨损形式属于磨粒磨损和黏着磨损，磨痕形貌都是轻微剥落和比较浅的沟壑，基本没有裂纹。这说明其有良好的耐摩擦性能。
利用激光熔覆技术在不同工艺参数下，制备了Fe基金属粉末涂层，涂层均匀致密无缺陷。
物相基本以（Fe，Ni）为主，熔覆层由熔覆层、结合区和热影响区组成。由于激光熔覆光斑小，与工件接触面小，热影响小，晶粒未能完成生长，涂层组织主要为共晶组织和枝晶组织。
由于激光熔覆涂层力学性能优良是因为其拥有的致密晶粒结构，如果扫描功率过高或者扫描速度过慢就会导致热积累过高，导致晶粒生长为粗大晶体结构。
反之则会有性能不达标、生产效率低，材料浪费等情况出现。所以综合硬度、磨损率等参数来看，工艺参数2000W激光功率和10mm/s扫描速度制备的Fe基金属激光熔覆层的性能最优。
