激光熔化沉积(Ti,Nb)C颗粒增强Fe基材料的组织特征与性能优化

李庆棠; 张宇辰; 吴海荣

doi:10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2024020006

粉末冶金技术 ›› 2025, Vol. 43 ›› Issue (3) : 359 -366. DOI: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2024020006

激光熔化沉积(Ti,Nb)C颗粒增强Fe基材料的组织特征与性能优化

李庆棠, 张宇辰, 吴海荣

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摘要

采用激光熔化沉积方法在Fe基材料中获得（Ti,Nb）C复合碳化物颗粒增强相，分析了（Ti,Nb）C颗粒增强Fe基材料的组织特征、界面形成机理以及激光热输入对碳化物析出量的影响规律。在此基础上，通过调节加工参数优化了（Ti,Nb）C颗粒增强Fe基材料的力学性能。结果表明：（Ti,Nb）C颗粒增强Fe基材料的物相主要由α-Fe基体以及（Ti,Nb）C复合碳化物增强颗粒组成，α-Fe晶粒和（Ti,Nb）C碳化物通过低指数晶面的结合获得了匹配良好的界面取向。随着激光热输入的增大，材料中（Ti,Nb）C颗粒尺寸和面积比明显增加，而（Ti,Nb）C颗粒增强Fe基材料的抗拉强度随热输入的增加呈先增后减小的趋势，当热输入105 J·mm^-2，抗拉强度最大，为653 MPa。从拉伸应力–应变曲线与断口微观组织形貌可以看到，（Ti,Nb）C颗粒增强Fe基材料表现出良好的韧性，受外部加载时，（Ti,Nb）C复合碳化物颗粒可以吸收和分散应力，阻碍位错和裂纹的扩展，从而达到增强材料力学性能的效果。