Bột hợp kim Ni60 là phủ laze trên tấm thép 42CrMo để chuẩn bị lớp phủ composite gốc niken và hình thái bề mặt, cấu trúc vi mô, pha, độ cứng Vickers, khả năng chống mài mòn và độ bền cắt của lớp ốp đã được phân tích. Đồng thời, tác động toàn diện của công suất laser và tốc độ quét lên tổ chức và các đặc tính ma sát và mài mòn của lớp phủ laser đã được phân tích. Kết quả cho thấy các loại pha của từng lớp phủ Ni60 là nhất quán dưới các năng lượng riêng khác nhau. Khi năng lượng riêng quá cao hoặc quá thấp, bề mặt của lớp phủ sẽ tạo ra các vệt lớn hoặc sự phá hủy; độ cứng vi mô của nó cao hơn khoảng 1.4 ~ 1.96 lần so với chất nền và độ cứng của nó tăng dần khi năng lượng riêng giảm, trong khi hệ số ma sát và lượng mài mòn giảm dần khi năng lượng riêng giảm; lớp phủ có độ bền cắt cao, có thể đạt 225 ~ 259 MPa; khi năng lượng riêng là 4.8 kJ / cm2, bề mặt của lớp phủ có các vệt nhỏ, hoa văn vảy cá được sắp xếp chặt chẽ và độ dày đồng đều, và tổ chức dày đặc, các tính chất cơ học tuyệt vời và lớp phủ và chất nền đã đạt được liên kết luyện kim tốt.

Thép 42CrMo là loại thép có độ bền và độ dẻo dai cao. Nó thường được sử dụng trong luyện kim, khai thác mỏ, hàng không vũ trụ và các lĩnh vực khác, chẳng hạn như vật liệu xi lanh bơm pít tông. Bơm pít tông là một bộ phận không thể thiếu của hệ thống thủy lực, trong đó pít tông là thành phần cốt lõi của bơm pít tông. Chất lỏng chỉ có thể được vận chuyển thông qua chuyển động qua lại của pít-tông và xi-lanh. Do bản chất chuyển động giữa pít-tông và xi-lanh, hoạt động liên tục với cường độ cao này làm giảm đáng kể tuổi thọ của bơm pít-tông và thường hỏng do bề mặt bị mài mòn. Nếu thay thế trực tiếp các bộ phận trong quá trình bảo trì sẽ tốn kém rất nhiều chi phí, việc sử dụng các bộ phận nhái giá rẻ sẽ mang đến nhiều nguy cơ tiềm ẩn hơn cho việc sử dụng máy bơm pít tông. Hàn phủ bằng laser là công nghệ mới sử dụng tia laser năng lượng cao làm nguồn nhiệt để sửa chữa bề mặt phôi một cách nhanh chóng và hiệu quả. Phủ bề mặt phôi bằng bột hợp kim thích hợp có thể cải thiện đáng kể khả năng chống mài mòn bề mặt, chống ăn mòn và các tính chất khác. So với các công nghệ xử lý bề mặt như mạ hóa học và lắng đọng hơi, phủ laser có những ưu điểm khó có thể thay thế bằng các công nghệ khác như mật độ năng lượng cao, tỷ lệ pha loãng thấp, tốc độ làm mát nhanh và vùng ảnh hưởng nhiệt nhỏ. Li và cộng sự. sử dụng lớp phủ laser để phủ hỗn hợp 30% SiC và 70% hợp kim gốc Ni lên tấm thép, nghiên cứu cấu trúc vi mô và hành vi mài mòn trượt khô của lớp phủ, và thấy rằng hệ số ma sát và tốc độ mài mòn của nó giảm đáng kể và bề mặt của nền thép có khả năng chống mài mòn tốt. Bột hợp kim Ni60 là bột hợp kim tự chảy gốc niken được trộn đều với Ni, Cr, B và Si. Hợp kim này có một loạt ưu điểm như khả năng chống mài mòn tốt, chống ăn mòn, chịu nhiệt độ cao, độ cứng cao và khả năng chống oxy hóa, được sử dụng rộng rãi trong công nghệ gia cố bề mặt. Lớp bề mặt của thép 42CrMo có thể được sửa chữa và gia cố bằng cách phủ laser Ni60, phát huy đầy đủ các ưu điểm của hợp kim gốc niken và cải thiện các đặc tính bề mặt của thép. Các thông số quy trình trong quá trình ốp lát sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến cấu trúc vi mô và tính chất cơ học của lớp ốp lát, do đó việc tìm hiểu các thông số quy trình là vô cùng quan trọng. Hoàng và cộng sự. nghiên cứu ảnh hưởng của tốc độ quét lên cấu trúc vi mô và tính chất ma sát của vật liệu composite nền Ni3Al có chứa các tấm nano graphene (NG). Kết quả cho thấy mẫu NG tổng hợp ở tốc độ quét 450 mm/giây có cấu trúc vi mô dày đặc và mịn, cũng như mật độ tương đối cao hơn (98.6%), hệ số ma sát thấp hơn (0.23) và tốc độ mài mòn (5.5×10-6 mm3/ (N·m). Việc tối ưu hóa tốc độ quét có thể kiểm soát hiệu quả độ cứng bề mặt và mật độ tương đối của NG cũng như hiệu suất ma sát. Kobryn và cộng sự nghiên cứu tác động của công suất laser và tốc độ ngang lên cấu trúc vi mô, độ xốp và chiều cao xếp chồng của Ti-6Al-4V lắng đọng bằng laser, và phát hiện ra rằng chiều rộng của các tinh thể dạng cột giảm khi tốc độ làm mát tăng, và độ xốp và không nóng chảy giảm khi tốc độ ngang và mức công suất tăng. Qiu và cộng sự nghiên cứu cấu trúc vi mô và tính chất của mẫu Invar36 được nung chảy bằng laser một cách chọn lọc. Kết quả cho thấy khi tốc độ laser v nhỏ hơn 53.33 mm/phút thì độ xốp thấp (nhỏ hơn 0.5%); v>53.33 mm/phút thì độ xốp tăng lên đáng kể. Ngoài các thông số được đề cập ở trên, tác động của các yếu tố như độ dày lớp được cài đặt trước, đường kính điểm và độ rộng xung trên lớp phủ cũng được nghiên cứu. Ngoài ra, các tác động tổng hợp của các thông số khác nhau cũng được nghiên cứu, chẳng hạn như năng lượng riêng của laser (E), một yếu tố ảnh hưởng tổng hợp được điều chỉnh bởi công suất laser, tốc độ quét và đường kính điểm, và là một chỉ số đánh giá quan trọng của quá trình phủ laser.

Lớp phủ Ni60 được chế tạo trên bề mặt thép 42CrMo bằng bột hợp kim Ni60. Năng lượng riêng được kiểm soát bằng cách điều chỉnh công suất laser và tốc độ quét. Ảnh hưởng của năng lượng riêng đến chất lượng tạo hình, cấu trúc vi mô, độ cứng vi mô, độ bền cắt và khả năng chống mài mòn của lớp phủ đã được phân tích để có được lớp phủ chất lượng cao.

1 Vật liệu và phương pháp thí nghiệm

1.1 Vật liệu thí nghiệm
Vật liệu nền thử nghiệm là thép kết cấu hợp kim 42CrMo có kích thước 150 mm×100 mm×10 mm. Trước khi thử nghiệm, bề mặt được đánh bóng nhẵn bằng giấy nhám kim loại, sau đó sử dụng acetone và cồn để loại bỏ tạp chất bề mặt. Bột phủ là Ni60 hình cầu có kích thước mắt lưới khoảng 300. Cấu trúc vi mô của nó được thể hiện trong Hình 1 và thành phần hóa học của nó được thể hiện trong Bảng 1.

1.2 Phương pháp thực nghiệm
Bài kiểm tra này áp dụng phương pháp bột đông kết trước. Bột hợp kim và cồn được trộn đều trong cối. Khi hỗn hợp đã nhớt, nó được rải trên bề mặt của chất nền bằng máy rải bột và đặt trong lò sấy để làm nóng trước ở 120 °C trong 0.5 giờ. Laser LWS-1000 Nd:YAG được sử dụng để phủ laser trong môi trường khí argon với lưu lượng khí là 12 L/phút. Sơ đồ quy trình phủ được thể hiện trong Hình 2.

Năng lượng riêng E là một chỉ số quan trọng của quá trình bọc laser, có thể được tính theo công thức sau: E = P/v * D (1).

Trong đó: E——năng lượng riêng, kJ/c㎡;

P——công suất laser, W;

v——tốc độ quét, mm/giây;

D——đường kính điểm, mm.

Các mẫu ở các mức năng lượng riêng khác nhau được đánh số L1~L6 và các quy trình laser riêng được thể hiện trong Bảng 2.

Sau khi phủ, các mẫu được cắt theo hướng vuông góc với hướng quét bằng cách sử dụng phương pháp cắt dây tia lửa điện, các mẫu được mài và đánh bóng, các mẫu kim loại học được khắc bằng nước cường toan với tỷ lệ phần trăm khối lượng là 33% và nghiên cứu cấu trúc vi mô và tính chất cơ học. Máy nhiễu xạ tia X X´Pert PRO MPD được sử dụng để phân tích pha của lớp phủ, kính hiển vi điện tử quét Regulus8230 được sử dụng để quan sát cấu trúc vi mô của lớp phủ, máy kiểm tra độ cứng micro-Vickers kỹ thuật số VTD401 được sử dụng để đo độ cứng của lớp phủ để tìm ra quy luật phân phối và máy kiểm tra điện tử vạn năng AGS-X được sử dụng để thực hiện các thử nghiệm cắt trên các mẫu. Thử nghiệm ma sát và mài mòn được thực hiện bằng máy kiểm tra ma sát và mài mòn vạn năng MMW-1A. Kích thước mẫu là hình trụ Φ4.8mm×12mm. Vật liệu vòng mài là thép 45 sau khi xử lý nhiệt. Tốc độ thử nghiệm là 100 vòng/phút ở nhiệt độ phòng, tải trọng là 20 N và thời gian thử nghiệm là 30 phút.

2 Kết quả thực nghiệm và thảo luận

2.1 Hình thái vĩ mô của lớp phủ
Hình 3 cho thấy hình thái bề mặt của các lớp phủ laser có năng lượng riêng khác nhau dưới kính hiển vi lập thể. Có thể thấy từ L1 đến L6 trong Hình 3 rằng các lớp phủ thu được dưới các năng lượng riêng khác nhau đều cho thấy hình thái vảy cá được sắp xếp chặt chẽ dưới tác động của laser và có độ bóng kim loại rõ ràng dưới sự bảo vệ của argon. Khi năng lượng riêng nhỏ (L1, L2), năng lượng chiếu xạ trên một đơn vị diện tích thấp và một số loại bột không kịp tan chảy để tạo thành các vệt bắn tung tóe. Khi năng lượng riêng của laser tăng lên (L3, L4), năng lượng chiếu xạ ở mức vừa phải, các vệt bắn tung tóe giảm đi và mối liên kết giữa các vảy cá từ lỏng lẻo trở nên chặt chẽ và độ dày đồng đều. Khi năng lượng riêng tăng lên 5.6 kJ/cm2 (L5), một số vết cháy và vệt bắn tung tóe xuất hiện trên bề mặt, hoa văn vảy cá dần trở nên không đồng đều và chất lượng tạo hình giảm đi. Nguyên nhân là do khi năng lượng riêng tăng, bức xạ nhận được trên một đơn vị diện tích trở nên mạnh hơn, trong khi tỷ lệ hấp thụ tia laser của bột vẫn gần như không đổi, điều này làm tăng lực giữa tia laser và bột và dễ gây ra hiện tượng bắn tóe, ảnh hưởng đến hình thái bề mặt. Ngoài ra, khi năng lượng riêng lớn, diện tích đơn vị nhận được quá nhiều năng lượng, dẫn đến sự phá hủy và oxy hóa bột.

2.2 Thành phần pha và cấu trúc vi mô
Hình 4 cho thấy các mẫu nhiễu xạ tia X của các lớp phủ với ba năng lượng riêng của laser (L1, L4 và L6). Như thể hiện trong Hình 4, khi năng lượng riêng của laser lần lượt là 4.35 kJ/c㎡, 5.40 kJ/c㎡ và 5.80 kJ/c㎡, các pha chính của lớp phủ là (Fe, Ni), Austenit và FeNi3, và cường độ của đỉnh nhiễu xạ cao. Khi năng lượng riêng tăng, năng lượng chiếu xạ trên một đơn vị diện tích tăng, độ kết tinh của lớp phủ tăng theo và cường độ đỉnh nhiễu xạ tăng dần. Có thể thấy rằng cường độ đỉnh tăng đáng kể từ L1 đến L4 (năng lượng riêng tăng từ 4.35 kJ/c㎡ đến 5.40 kJ/c㎡). Khi so sánh diện tích đỉnh nhiễu xạ tia X của hai đỉnh, có thể thấy rằng L4 chứa nhiều pha (Fe, Ni) và các pha khác hơn L1, trong khi năng lượng riêng thay đổi từ L4 sang L6 (năng lượng riêng tăng từ 5.40 kJ/c㎡ lên 5.8 kJ/c㎡) và cường độ đỉnh nhiễu xạ tương ứng thay đổi tương đối nhỏ.

Hình 5 cho thấy cấu trúc vi mô của lớp phủ dưới các năng lượng riêng khác nhau. Toàn bộ lớp phủ không có lỗ rỗng, không có vết nứt và có cấu trúc dày đặc. Theo hình thái tổ chức, nhìn chung có thể chia thành ba vùng: trên, giữa và dưới. Kết quả cho thấy cấu trúc vi mô của lớp phủ dưới các năng lượng riêng laser khác nhau chủ yếu bao gồm nhu mô, nhánh cây và tinh thể dạng cột (L1~L6). Do đặc tính đông đặc nhanh của lớp phủ laser, các nhánh cây thứ cấp khó phát triển, vì vậy hầu hết các nhánh cây là các nhánh cây sơ cấp ngắn. Ngược lại, năng lượng riêng laser càng cao thì cấu trúc vi mô của nó càng phức tạp. Trong lớp phủ L1, năng lượng riêng nhỏ, năng lượng hấp thụ trên một đơn vị diện tích thấp và tốc độ đông đặc của vũng nóng chảy nhanh, do đó các hạt đông đặc trước khi chúng có thời gian để phát triển, tạo thành các hạt nhu mô mịn (L1) trong lớp phủ. Khi năng lượng riêng tăng từ 4.35 kJ/c㎡ (L1) lên 4.64 kJ/c㎡ (L2) và 4.80 kJ/c㎡ (L3), năng lượng hấp thụ tăng lên, các tinh thể bọc một phần ở vùng giữa của lớp phủ L2 bị kéo dài thành các thanh ngắn, có xu hướng thành các hạt hình cột, và các hạt hình thanh ngắn ở vùng dưới của L3 được chuyển thành các hạt hình cột mảnh, phát triển ưu tiên dọc theo đường đẳng nhiệt thẳng đứng. Theo lý thuyết đông đặc hợp kim của Laxmanan, công thức tại thời điểm này là GL/R＜ΔT0/2DL (2)
Trong đó: GL——độ dốc nhiệt độ của pha lỏng tại mặt trước giao diện, ℃;
R——tốc độ đông đặc, mm/h;
T0——chênh lệch nhiệt độ giao diện rắn-lỏng, ℃;
DL——hệ số khuếch tán chất tan trong pha lỏng;
Nhìn chung, ΔT0 và DL của hợp kim là hằng số. Nếu GL được coi là không đổi, khi R lớn hơn tốc độ đông đặc tới hạn của quá trình siêu lạnh thành phần (Rc≈1.9 μm/s) gần gấp 2 lần, nhu mô dần dần chuyển thành các nhánh cây, và một số nhánh cây có thể được nhìn thấy trong các khoảng trống giữa các tinh thể cột ở vùng giữa của L4. Khi năng lượng riêng tăng lên, các tinh thể cột dần dần bước vào giai đoạn tăng trưởng ổn định và một số lượng lớn các tinh thể cột có thể được nhìn thấy ở giữa. Khi tốc độ tăng trưởng lớn hơn 20 lần tốc độ đông đặc tới hạn Rc, nó phá vỡ giai đoạn tăng trưởng ổn định và một số nhánh thứ cấp ngắn (L6) dần dần xuất hiện ở cả hai bên của các tinh thể cột.

2.3 Phân bố độ cứng và hiệu suất ma sát và mài mòn
Hình 6 cho thấy sự phân bố độ cứng của lớp phủ với chất nền dưới các năng lượng riêng khác nhau. Độ cứng được đo từng điểm từ bề mặt của lớp phủ đến hướng quét theo phương vuông góc. Năm điểm được đo theo chiều ngang ở các khoảng cách 50 μm và giá trị trung bình được lấy là độ cứng trung bình ở độ sâu này. Kết quả cho thấy độ cứng trung bình ở 50 μm từ bề mặt của lớp phủ từ L1 đến L6 lần lượt là 380.2HV0.1, 364.5HV0.1, 358.1HV0.1, 350.4HV0.1, 350.3HV0.1 và 348.1HV0.1. Độ cứng bề mặt cao nhất khi năng lượng riêng là 4.35 kJ/cm2 (L1). So với ma trận 42CrMo (độ cứng trung bình 210HV0.1), lớp phủ Ni60 thể hiện độ cứng vi mô cao hơn, gấp khoảng 1.4~1.96 lần độ cứng của ma trận và quy luật phân bố độ cứng vi mô tương tự nhau, tức là độ cứng của khu vực lớp phủ cao và độ cứng của ma trận giảm dần. Độ cứng cao hơn của lớp phủ chủ yếu là do hiệu ứng kết hợp của quá trình tăng cường dung dịch rắn của (Fe, Ni), quá trình tăng cường phân tán của pha FeNi3 được tạo ra tại chỗ trong lớp phủ và quá trình tăng cường hạt mịn do quá trình gia nhiệt và làm mát nhanh lớp phủ laser mang lại. Có thể thấy từ đường cong trong Hình 6 rằng khi năng lượng riêng tăng, độ cứng của lớp phủ giảm dần. Đồng thời, như đã thảo luận ở trên, khi năng lượng riêng tăng, cấu trúc tinh thể lớp phủ dần chuyển thành tinh thể dạng cột và dạng cây, và sự gia tăng của các tinh thể dạng cột làm giảm độ cứng vi mô của nó. Trong số đó, hành vi động của các vũng nóng chảy L3 và L5 có một số khác biệt nhất định. Độ cứng của vùng chuyển đổi cấu trúc ở giữa cao hơn độ cứng của bề mặt. Điều này là do sự đối lưu nhiệt hoàn toàn của vũng nóng chảy dưới năng lượng riêng này. Độ cứng vi mô trung bình của lớp phủ L1 ~ L3 cao hơn độ cứng vi mô trung bình của lớp phủ L4 ~ L6. Mặt khác, sự gia tăng năng lượng riêng làm cho năng lượng chiếu xạ trên một đơn vị diện tích cao hơn, tốc độ pha loãng của lớp phủ tăng lên và nhiều nguyên tố Fe hơn trong vật liệu gốc đi vào vũng nóng chảy, làm giảm độ cứng tổng thể của lớp phủ. Bị ảnh hưởng bởi đặc tính đông đặc nhanh của lớp phủ laser, cấu trúc của vùng giữa và dưới của lớp phủ là phức tạp nhất. Khi năng lượng riêng tăng lên, có thể thấy rằng các tinh thể dạng cột và nhánh cây tăng lên và xen kẽ với các tinh thể lớp phủ, dẫn đến những thay đổi phức tạp về độ cứng của vùng phủ, tương ứng với sự phân bố dao động của độ cứng lớp phủ trong Hình 6.

Hình 7 cho thấy đường cong hệ số ma sát-thời gian của lớp phủ Ni60 ở các mức năng lượng riêng khác nhau. Có thể thấy rằng hệ số ma sát tăng nhanh trong giai đoạn đầu ma sát L1~L6 và đạt giai đoạn ma sát ổn định sau khoảng 100 giây. Khi năng lượng riêng là 4.35 kJ/c㎡ (L1), hệ số ma sát trung bình của lớp ốp là khoảng 0.29 và khi năng lượng riêng là 5.8 kJ/c㎡ (L6), hệ số ma sát trung bình là khoảng 1.3. So sánh các lớp phủ dưới các mức năng lượng riêng khác nhau, có thể thấy rằng hệ số ma sát trung bình của lớp phủ giảm khi năng lượng riêng giảm và xu hướng thay đổi tổng thể về cơ bản phù hợp với xu hướng thay đổi độ cứng vi mô theo năng lượng riêng. Theo định luật Archard, khả năng chống mài mòn của lớp ốp có mối tương quan tích cực với độ cứng vi mô của nó. Khi năng lượng riêng tăng, tốc độ pha loãng của lớp phủ tăng, một lượng lớn các nguyên tố Fe chảy vào lớp phủ, hàm lượng pha cứng giảm, do đó làm giảm độ cứng của lớp phủ. Đồng thời, sự thô ráp của cấu trúc vi mô cũng có tác động xấu đến độ cứng. Điều này làm tăng tương đối độ bám dính của vật liệu phủ, trong quá trình ma sát xảy ra nhiều biến dạng dẻo và chuyển giao sản phẩm ma sát trên bề mặt hơn, làm tăng khả năng chống ma sát giữa vòng mài và hệ số ma sát. Từ việc so sánh lượng hao mòn của lớp phủ Ni60 (L1~L6) trong Hình 8, có thể thấy rằng lượng hao mòn của lớp phủ là khác nhau đối với các năng lượng riêng khác nhau. Lượng hao mòn là 0.8 mg khi năng lượng riêng là 4.35 kJ/c㎡ (L1) và lượng hao mòn là 1.9 mg khi năng lượng riêng là 5.8 kJ/c㎡ (L6). Từ L1~L6, khi năng lượng riêng tăng, độ cứng của lớp phủ giảm, sản phẩm ma sát sinh ra tại giao diện ma sát tăng, lượng mài mòn tăng dần. Bề mặt ma sát và mài mòn của lớp phủ Ni60 được xác định bằng SEM. Như thể hiện trong Hình 9, các hư hỏng khác nhau xuất hiện trên bề mặt lớp phủ L1~L6, bao gồm các rãnh, hạt mài mòn và chất kết dính bị bong tróc một phần. Ở L1 (4.35 kJ/c㎡), có thể nhìn thấy các rãnh nông và hẹp trên bề mặt chịu mài mòn của lớp ốp. Lúc này, lớp ốp có độ cứng cao và khả năng chống mài mòn tốt nhất, phù hợp với hệ số ma sát và lượng mài mòn của lớp ốp dưới các mức năng lượng riêng khác nhau. Đồng thời, có thể nhìn thấy một số hạt mài mòn rải rác trên bề mặt lớp ốp. Đây là những hạt cứng rơi ra trong quá trình ma sát, cho thấy lớp phủ đã bị mài mòn. Khi năng lượng riêng tăng (L2~L4), số lượng hạt mài mòn rơi ra khỏi bề mặt tăng dần và xảy ra hiện tượng bong tróc một lượng nhỏ (L3). Khi độ cứng bề mặt giảm, bề mặt ma sát bị mài mòn nhiều hơn, sản phẩm ma sát tăng lên và một lớp màng chuyển có độ dày nhất định được hình thành dưới tác động của lực cắt và bám dính vào bề mặt. Khi năng lượng riêng lớn hơn 5.6 kJ/cm2 (L5~L6), có thể nhìn thấy lớp màng chuyển trong suốt bám vào bề mặt mài mòn dưới độ phóng đại cao và lượng mài mòn lên tới 1.9 mg. Dựa trên hình thái của giao diện ma sát dưới các mức năng lượng riêng khác nhau, có thể thấy rằng hành vi mài mòn chính của lớp phủ dưới điều kiện mài mòn ma sát khô là mài mòn hỗn hợp kết hợp giữa mài mòn do ma sát và mài mòn do bám dính.

2.4 Cường độ chịu cắt của lớp ốp
Hình 10 cho thấy đường cong lực cắt-thời gian của lớp phủ Ni60 dưới các năng lượng riêng khác nhau của lớp phủ laser. Có thể thấy từ hình rằng tải trọng tối đa mà lớp phủ và giao diện liên kết nền có thể chịu được với các năng lượng riêng khác nhau là khoảng
2500 N và cường độ cắt của nó có thể đạt tới 225~259 MPa, cho thấy lớp phủ Ni60 và chất nền 42CrMo đã đạt được liên kết luyện kim tốt. Khi năng lượng riêng là 4.35 kJ/cm2 (L1), cường độ cắt là 234 MPa, trong khi khi là 4.46 kJ/cm2 (L2), thì là 259 MPa. Sau đó, với sự gia tăng của năng lượng riêng, cường độ cắt dao động nhẹ quanh 230 MPa. Do sự khác biệt về năng lượng chiếu xạ trên một đơn vị diện tích dưới các năng lượng riêng khác nhau, một mặt, lớp phủ có tỷ lệ pha loãng khác nhau, ảnh hưởng đến sự phân bố của các nguyên tố hợp kim gần đường nóng chảy, mặt khác, nó có cấu trúc vi mô phức tạp. Cả hai đều có tác động toàn diện đến cường độ cắt của lớp phủ và chất nền.

Kết luận 3

(1) Các loại pha của lớp phủ Ni60 là đồng nhất dưới các năng lượng riêng khác nhau, có ảnh hưởng lớn đến chất lượng hình thành bề mặt và sự phân bố của cấu trúc. Khi năng lượng riêng quá cao hoặc quá thấp, bề mặt sẽ tạo ra các vết bắn hoặc cháy lớn. Khi năng lượng riêng tăng lên, cấu trúc của lớp phủ thô đi ở một mức độ nhất định và thay đổi từ các tinh thể dạng bưu kiện mịn thành các tinh thể dạng cột; khi năng lượng riêng là 4.8 kJ/c㎡, bề mặt của lớp phủ có các vết bắn nhỏ, hoa văn vảy cá được sắp xếp chặt chẽ và độ dày đồng đều, cấu trúc dày đặc và không có khuyết tật, và đạt được liên kết luyện kim tốt.
(2) Sau khi phủ lớp phủ Ni60 bằng laser, độ cứng vi mô của lớp phủ được cải thiện đáng kể so với chất nền, độ cứng gấp khoảng 1.4~1.96 lần độ cứng của chất nền. Trong lớp phủ, hiệu ứng kết hợp của quá trình gia cường dung dịch rắn (Fe, Ni), quá trình hình thành tại chỗ của pha cứng FeNi3 phân tán gia cường và quá trình gia cường hạt mịn của lớp phủ làm cho lớp phủ có độ cứng vi mô cao hơn. Giá trị độ cứng của nó tăng dần theo sự giảm dần của năng lượng riêng. Đồng thời, chịu ảnh hưởng của năng lượng riêng và quy luật phân bố của cấu trúc lớp phủ, độ cứng của nó giảm dần từ lớp phủ đến chất nền.
(3) Phù hợp với định luật thay đổi độ cứng vi mô của lớp phủ dưới các năng lượng riêng khác nhau, hệ số ma sát và lượng hao mòn tương ứng của lớp phủ sẽ giảm theo sự giảm năng lượng riêng. Khi năng lượng riêng giảm từ 5.8 kJ/c㎡ xuống 4.35 kJ/c㎡, hệ số ma sát của nó giảm từ 1.3 xuống 0.29 và lượng hao mòn giảm từ 1.9 mg xuống 0.8 mg; trong điều kiện mài mòn ma sát khô, hành vi mài mòn chính của lớp phủ là dạng mài mòn hỗn hợp kết hợp mài mòn mài mòn và mài mòn bám dính.
(4) ốp laze Lớp phủ Ni60 có khả năng chịu cắt tốt, có thể đạt tới 225~259 MPa. Lớp phủ và chất nền đạt được liên kết luyện kim tốt, năng lượng riêng ít ảnh hưởng đến cường độ cắt. Xem xét tác động của năng lượng riêng đến hình dạng, cấu trúc vi mô và tính chất cơ học của lớp phủ, có thể thấy rằng lớp phủ có hiệu suất tốt hơn khi năng lượng riêng là 4.8 kJ/c㎡.