激光合金化制备FeMnSi记忆合金涂层的工艺及性能

摘要

为提高FeMnSi记忆合金的应力自适应特性，研究了通过激光合金化在316不锈钢表面制备FeMnSiCrNi记忆合金涂层的工艺及性能。利用有限元分析软件ANSYS对熔池形状与尺寸进行仿真，优化后的最佳工艺参数为激光功率2000 W、扫描速率400 mm/min、离焦距离-30 mm、重叠率50%。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等设备，分析涂层的微观结构、残余应力、力学性能及耐磨性。结果表明，涂层与316不锈钢基体形成良好的冶金结合，结构致密，主要由γ奥氏体相和部分ε马氏体相组成；激光合金化过程中产生的残余应力诱发了γ→ε马氏体相变，涂层的残余应力呈“压应力→拉应力→压应力”分布；FeMnSiCrNi涂层硬度明显高于基体，且摩擦系数较低，在不同载荷下，FeMnSiCrNi涂层的摩擦系数和磨损量均显著优于316不锈钢基体。试验结果表明，激光合金化的FeMnSi记忆合金涂层具备优异的力学性能与耐磨性，验证了γ→ε马氏体相变对涂层性能的优化作用，为高性能记忆合金材料的设计提供了理论依据。

关键词

激光合金化 / FeMnSi记忆合金涂层 / 有限元分析 / 工艺参数 / 力学性能

基金资助

大连市科技创新基金项目(2020JJ25CY016)