Pirmsoksidācijas tehnoloģijas ietekme uz NiAl lāzera apšuvums pārklājums ir dziļi apspriests, tostarp galvenie darbības rādītāji, piemēram, pārklājuma mikrostruktūra un cietība, berzes koeficients un nodilumizturība. Eksperimenta rezultāti liecina, ka pēc iepriekšējas oksidācijas tehnoloģijas apstrādes NiAl lāzera apšuvuma pārklājumam papildus NiAl galvenajai fāzei ir jauna Al2O3 fāze, un pārklājuma cietība tiek palielināta par aptuveni 20%, pamatojoties uz NiAl pārklājumu. berzes koeficients tiek samazināts par aptuveni 23%, un nodilumizturība ir ievērojami uzlabota. Var secināt, ka NiAl lāzera apšuvums pārklājums ir panācis labdabīgu transformāciju no mikrostruktūras uz veiktspēju, izmantojot pirmsoksidācijas tehnoloģiju, un tam ir augsta praktiskā pielietojuma vērtība.

Mūsdienu materiālu zinātnes un inženierzinātņu jomā NiAl lāzera apšuvuma pārklājumi ir saņēmuši plašu uzmanību, pateicoties to lieliskajai augstas temperatūras izturībai, oksidācijas izturībai un nodilumizturībai. Šādi pārklājumi tiek plaši izmantoti aviācijas, kosmosa, automobiļu un enerģētikas nozarēs, un tiem ir galvenā loma dažādu inženiertehnisko komponentu kalpošanas laika un uzticamības uzlabošanā.

Iepriekšējās oksidācijas tehnoloģija kā efektīva virsmas apstrādes metode pēdējos gados ir veiksmīgi izmantota dažādiem metāla materiāliem, lai optimizētu materiālu mikrostruktūru un makroskopiskās īpašības. Tāpēc šī raksta mērķis ir padziļināti izpētīt pirmsoksidācijas tehnoloģijas ietekmi uz NiAl lāzera apšuvuma pārklājumu, tostarp galvenos veiktspējas rādītājus, piemēram, pārklājuma mikrostruktūru un cietību, berzes koeficientu un nodilumizturību. Šī pētījuma rezultāti var palīdzēt iegūt dziļāku izpratni par pirmsoksidācijas apstrādes potenciālo pielietojumu materiālu zinātnes un inženierijas jomā, kā arī var sniegt teorētiskas norādes un atsauces NiAl lāzera apšuvuma pārklājuma optimizēšanai faktiskajā ražošanā, kam ir svarīga akadēmiska un praktiska vērtība.

1 Eksperimentālie materiāli un metodes

1.1 Materiāla un pārklājuma sagatavošana
Šajā eksperimentā par pamatmateriālu tika izvēlēts rūpniecībā plaši izmantotais Q235 tērauds, kura izmērs tika norādīts kā 80 mm × 80 mm × 10 mm. Lai iegūtu kvalitatīvu NiAl apšuvuma pārklājumu, kā apšuvuma izejmateriāls tika izvēlēts sfērisks NiAl pulveris. Šī NiAl pulvera daļiņu izmērs ir sadalīts 80–250 tīklos, nodrošinot pārklājuma vienmērīgu tekstūru un labu saķeri ar pamatmateriālu. Pirmkārt, NiAl pulveris tika iepriekš oksidēts, izmantojot KT1800 augstas temperatūras kastes krāsni. Kad krāsns temperatūra sasniedz 750 ℃, NiAl pulveri vienmērīgi izkliedē tīģelī un pēc tam ievieto krāsnī oksidēšanai. Pirmsoksidācijas turēšanas laiks ir iestatīts uz 25 minūtēm, un pēc tam krāsni dabiski atdzesē līdz istabas temperatūrai. Lai nodrošinātu, ka apšuvuma pārklājuma sagatavošanas laikā nav piemaisījumu vai mitruma izraisītu defektu, iepriekš oksidēto NiAl pulveri ievieto vakuuma žāvēšanas krāsnī 110 ℃ temperatūrā uz 45 minūtēm, lai efektīvi noņemtu mitrumu, kas var būt pulveris.

Pārklājuma sagatavošanas posmā Q3500 tērauda virsmas pārklāšanai tika izmantota lāzera apšuvuma iekārta RF-LCD-235. Pārklājuma sagatavošanas procesā tika sagatavoti divi dažādi NiAl pārklājumi: viens ir pārklājums, kas tieši pārklāts ar oriģinālo NiAl pulveri, bet otrs ir pārklājums, kas pārklāts ar NiAl pulveri pēc iepriekšējas oksidācijas.

1.2 Eksperimentālā metode
Sagatavotais NiAl lāzera apšuvuma pārklājums tika sagriezts vajadzīgajā testa izmērā, izmantojot ātrgaitas elektriskās dzirksteles stieples griešanas tehnoloģiju, un pēc tam smalki slīpēts un pulēts, lai nodrošinātu, ka pārbaudāmā virsma ir plakana un bez defektiem. Pārklājuma virsmas morfoloģija tika novērota ar JM-4KT optisko mikroskopu un VHX-2000E īpaši dziļo mikroskopu. Detalizēta struktūra un nodiluma pēdas tika novērotas ar ZEISSUltra55 skenēšanas elektronu mikroskopu un AxioScope.A1 Zeiss mikroskopu. XpertPro rentgenstaru difraktometrs tika izmantots pārklājuma fāzes analīzei. Tajā pašā laikā, lai teorētiski pārbaudītu, paredzamais pārklājuma fāzes sastāvs tika aprēķināts ar Thermo-Calc programmatūru un salīdzināts ar eksperimentālajiem datiem. Dendrīta izmērs tika mērīts ar ImagePro Plus programmatūru, un cietības tests no pārklājuma virsmas līdz pamatnei tika veikts ar HXS-2000Z mikrocietības testeri. Visbeidzot, pārklājums tika pakļauts abpusējās berzes pārbaudei, izmantojot Bruker UMT-8 berzes un nodiluma testeri. Berzes objekts bija SiO2 bumbiņa ar diametru 5 mm, slodze tika iestatīta uz 6 N, un berzes laiks tika iestatīts uz 1 stundu. Pārklājuma nodiluma pēdas tika detalizēti novērotas, izmantojot Bruker ContourElite-X trīsdimensiju virsmas morfoloģijas analizatoru, un, pamatojoties uz to, tika precīzi aprēķināts pārklājuma nodiluma apjoms. Eksperimentālie rezultāti nodrošināja stabilu datu atbalstu turpmākai veiktspējas analīzei.

2 Eksperimentu rezultāti un analīze

2.1. Pārklājuma morfoloģijas izmaiņas
Pārklājuma virsmas morfoloģija ir parādīta 1. attēlā. Kā redzams 1. attēlā, pārklājuma virsmas struktūra ir skaidra, bez acīmredzamām plaisām vai citiem defektiem. Izmantojot īpaši dziļa lauka mikroskopu, tiek konstatēts, ka pārklājumam ir laba necaurlaidība un nav acīmredzamu defektu. Izliektās un ieliektās daļas uz tās virsmas izraisa šķidrā izkausētā baseina virsmas spraigums. Pēc sacietēšanas pārklājuma centra zonā veidojas izvirzīta daļa, bet krustojumā - nogrimušā daļa.

2.2. Pārklājumu fāzes sastāvs
Rentgenstaru difrakcijas analīze tika veikta gan NiAl pārklājumam, gan iepriekš oksidētajam NiAl pārklājumam, un konkrētie dati ir parādīti 2. attēlā. No 2-1. attēlā redzamajiem datiem var redzēt, ka gan sākotnējais NiAl pārklājums, gan iepriekš oksidētais NiAl pārklājums galvenokārt sastāv no NiAl. Iemesls ir tāds, ka Ni-Al binārajā fāzes diagrammā NiAl ir plašs komponentu klāsts, un tas ir viegli veidojams noteiktu reakciju rezultātā. Tāpēc abu pārklājumu dominējošā fāze ir NiAl.

Tomēr, salīdzinot ar sākotnējo NiAl pārklājumu, iepriekš oksidētajam NiAl pārklājumam ir vairāk Al2O3 difrakcijas maksimumu, kas norāda, ka pirmsoksidācijas procesā tika ievadīts nedaudz skābekļa. Tajā pašā laikā, apstarojot ar lāzeru, pulveris tiek pakļauts kušanas un sacietēšanas procesam, kā rezultātā pārklājumā ir stabils Al2O3. Turklāt Thermo-Calc programmatūras aprēķinu dati arī apstiprināja Al2O3 fāzes esamību pārklājumā. Konkrētie aprēķinu rezultāti liecina, ka sākotnējais NiAl pārklājums galvenokārt ir viena NiAl fāze, kā parādīts 2-2. attēlā, savukārt pārklājums pēc iepriekšējas oksidācijas apstrādes satur Al2O3 fāzi papildus NiAl fāzei, kā parādīts 2-3 attēlā. .

Papildu analīze un sertifikācija liecina, ka M elements pārklājumā ir Al. Salīdzinot iegūtos datus, var konstatēt, ka pārklājumā, kas apstrādāts ar priekšoksidācijas tehnoloģiju, papildus NiAl pamatfāzei pievienota arī Al2O3 fāze. Šis atklājums var nodrošināt svarīgu teorētisko pamatu turpmākiem pārklājuma veiktspējas pētījumiem.

2.3. Pārklājuma veiktspējas analīze

2.3.1 Mikrocietības tests
Lai vispusīgi novērtētu priekšoksidācijas tehnoloģijas ietekmi uz NiAl pārklājuma cietību, cietības testu veikšanai no pārklājuma virsmas līdz pamatnei tika izmantots mikrocietības testeris HXS-2000Z. Mērījumu rezultāti ir parādīti 1. tabulā.

Kā redzams 1. tabulā, NiAl pārklājuma cietība pēc iepriekšējas oksidācijas apstrādes ir ievērojami palielināta salīdzinājumā ar oriģinālā NiAl pārklājuma cietību, kas ir palielināta par aptuveni 20%. Tas parāda, ka NiAl pārklājumam pēc iepriekšējas oksidācijas apstrādes ir spēcīgāka cietība un labāks tehniskais efekts faktiskajā lietošanā.

2.3.2. Berzes un nodiluma veiktspējas analīze
Virzuālās berzes testu veica Bruker UMT-8 berzes un nodiluma testeris, un abu pārklājumu berzes un nodiluma veiktspēja tika salīdzināta un analizēta saskaņā ar rezultātiem, kā parādīts 2.

Kā redzams 2. tabulā, NiAl pārklājuma berzes koeficients pēc iepriekšējas oksidācijas apstrādes ir samazināts par aptuveni 23%, salīdzinot ar sākotnējo NiAl pārklājumu. Tajā pašā laikā tā nodiluma apjoms ir samazināts no 2.5 mm3 līdz 1.9 mm³, parādot tā izcilo nodilumizturību.

3 Secinājums
1) NiAl kompozītmateriālu pulveri sagatavo metalurģiskā pārklājumā ar lāzera apšuvums tehnoloģija. Pārklājums ir labi izveidots, un tam nav mikroskopisku defektu, piemēram, plaisu vai poru.

2) Pārklājuma fāzu analīzes rezultāti liecina, ka pirmsoksidācijas apstrāde pārklājumā ievada Al2O3 fāzi, bet dominējošā fāze joprojām ir NiAl.
3) Salīdzinot ar sākotnējo pārklājumu, iepriekš oksidētā NiAl pārklājuma cietība palielinājās par aptuveni 20%, berzes koeficients samazinājās par aptuveni 23%, un nodiluma veiktspēja tika ievērojami uzlabota. Tas sniedz jaunu perspektīvu NiAl pārklājuma praktiskai pielietošanai un atspoguļo tā augstāko pielietojuma vērtību.