稳恒磁场对304不锈钢激光熔覆GH3625涂层疲劳性能的影响

摘要

[目的]为提升激光熔覆镍基合金涂层的疲劳可靠性，引入稳恒纵向磁场，探明其对GH3625熔覆层显微组织、微观力学性能及轴向疲劳行为的影响。[方法]以304不锈钢为基体、GH3625粉末为熔覆材料，在同轴送粉条件下施加稳恒纵向磁场制备熔覆层，通过显微组织与相组成表征、能谱分析、纳米压痕测试及应力控制轴向疲劳试验，对比评估磁场作用前后组织演化、元素迁移与疲劳性能的差异。[结果]稳恒纵向磁场使熔覆层出现环状带结构并对柱状晶产生截断作用，柱状晶连续性减弱且尺寸变短。磁场未改变熔覆层主要物相组成，仍以γ-Ni、Laves、Nb C和M₂₃C₆为主，但显著调控了凝固组织与元素分布行为，Fe元素占比由约15%降至约12%，晶界处Laves相由块状转变为点状的离散细化分布，削弱了沿晶连续脆性网络。纳米压痕结果表明，200 mT磁感应强度下所得熔覆层的硬度整体提高。在应力控制疲劳条件下，相较于无磁场样品，施加磁场样品的应力-循环周次曲线整体上移，裂纹扩展区延长，疲劳寿命更高。[结论]稳恒纵向磁场可通过抑制稀释与元素迁移、细化凝固组织及削弱连续块状Laves相的生成，提高熔覆层的抗塑性变形能力与疲劳寿命，从而有效增强激光熔覆GH3625涂层的高周疲劳可靠性。

关键词

奥氏体不锈钢 / 激光熔覆 / 高温合金涂层 / 微观组织 / 疲劳性能 / 磁场

基金资助

山东省重点研发计划项目（2023TSGC0536）; 宁夏自治区重点研发计划项目（2023BCF01052）; 日照市重点研发计划项目（2023ZDYF010142,2023ZDYF010114）