Учёные Университета науки и технологий Пекина исследовали микроструктуру покрытия Inconel 625, нанесенного при помощи высокоскоростной лазерной наплавки на конструкционную сталь Q245R,  и подтвердили его исключительную износостойкость и коррозионную стойкость.

Конструкционная сталь Q245R в настоящее время широко применяется в котлах и сосудах под давлением благодаря своим уникальным свойствам, таким как превосходная пластичность, вязкость и свариваемость. Предыдущие исследования показывают, что улучшение износостойкости и коррозионной стойкости зависит от покрытия поверхности, а не от конструкции сплава.

Для нанесения защитных покрытий на сталь было использовано несколько технологий: гальваника, диффузионная обработка, термическое напыление, холодное напыление, всплытие и технологии лазерной наплавки (LMD и HS-LMD). Среди многочисленных методов модификации поверхности высокоскоростная лазерная наплавка оказалась наиболее перспективным методом модификации поверхности, поскольку она позволяет получить высококачественные, компактные и не образующие трещин покрытия, обладающие превосходными физическими и химическими характеристиками.

Фазообразование и эволюция микроструктуры оболочки были исследованы методами рентгеновской дифракции, автоэмиссионной сканирующей электронной микроскопии, дифракции обратно рассеянных электронов и просвечивающей электронной микроскопии. Износостойкость и твердость измеряли прибором трения и износа и микротвердомером. Поляризационные кривые проверялись на электрохимической рабочей станции. Также было представлено влияние степени разбавления на износостойкость и коррозионную стойкость.

По сравнению с традиционным лазерным наплавочным покрытием (толщиной 1–2 мм и степенью перемешивания >15%), высокоскоростное лазерное наплавочное покрытие имеет меньшую толщину (416–715 мкм) и меньшую степень перемешивания (0,28–2,6%). Учёные доказали, что износостойкость увеличивается с уменьшением степени перемешивания. Более низкая степень перемешивания означает, что для достижения металлургического соединения с покрытиями, а также для сохранения первоначальных свойств материалов покрытий необходимо расплавить только очень тонкий слой подложки. Это можно реализовать только методом высокоскоростной лазерной наплавки. Так же при этом методе верхняя зона покрытия непосредственно контактирует с воздухом и скорость охлаждения верхней зоны больше, чем в других зонах, в этой зоне образуются мелкие равноосные дендриты, что приводит к повышению микротвердости. Кроме того, динамическая рекристаллизация (с участием клубков дислокаций и субзерен) во время процесса высокоскоростной лазерной наплавки также может повысить износостойкость покрытий Inconel 625.

Источник: https://www.nature.com/articles/s41529-022-00247-z

Подробнее о технологии высокоскоростной лазерной наплавки здесь.