激(ji)光功率(lv)对(dui)锆(gao)合(he)金(jin)激光(guang)熔覆复合(he)涂层(ceng)成形及微(wei)观组(zu)织(zhi)的(de)影(ying)响(xiang)

锆及其合(he)金因(yin)具(ju)有较(jiao)低的热(re)中(zhong)子吸(xi)收(shou)截面、优异(yi)的耐腐蚀(shi)性(xing)能(neng)、良好(hao)的力学(xue)性能(neng)和加(jia)工(gong)性能(neng)等优(you)点(dian)，在能源动(dong)力(li)、化(hua)工(gong)装(zhuang)备(bei)及(ji)核(he)能领域(yu)应用(yong)较为(wei)广泛，被认(ren)为是核(he)反(fan)应(ying)堆包(bao)壳(ke)管和(he)冷却(que)通(tong)道的(de)理(li)想材(cai)料[1-3]。但(dan)是由(you)于锆合金(jin)表(biao)面(mian)硬度低(di)和(he)耐磨性能差(cha)，其在(zai)服役(yi)环(huan)境受(shou)摩(mo)擦、冲刷作用严(yan)重，易发(fa)生(sheng)磨损(sun)失效(xiao)[4-6]。锆(gao)合金作为包(bao)壳管(guan)一(yi)般(ban)外(wai)壁(bi)磨损较为(wei)严(yan)重(zhong)，外壁失(shi)效(xiao)破(po)裂(lie)后(hou)易造(zao)成核燃料(liao)泄漏(lou)，引发(fa)核燃(ran)料灾(zai)难事故(gu)。因此(ci)，对锆合(he)金(jin)表(biao)面进(jin)行(xing)改性(xing)强化，提(ti)高表(biao)面硬(ying)度、耐磨(mo)和耐(nai)蚀性(xing)能(neng)是提(ti)升(sheng)锆(gao)合金构件使用(yong)寿命(ming)的(de)关(guan)键(jian)[7-8]。

针对锆(gao)合(he)金(jin)的(de)表面改性强化(hua)，近年来(lai)研(yan)究学(xue)者进(jin)行了多种技(ji)术(shu)的(de)探(tan)索和研究，如(ru)气(qi)相(xiang)沉(chen)积(ji)[9]、电(dian)化学(xue)沉积(ji)[10]、表(biao)面氮化处理(li)[6]、喷丸(wan)处理[5]、激(ji)光表(biao)面(mian)处理(li)[3，11-12]等，但(dan)现有(you)研究(jiu)表(biao)明上(shang)述技(ji)术(shu)存(cun)在(zai)工艺(yi)稳定性(xing)差、沉(chen)积(ji)效率(lv)低(di)、涂(tu)层(ceng)与(yu)基(ji)体的结合(he)强(qiang)度(du)低(di)等局(ju)限性(xing)。激(ji)光表面(mian)处(chu)理技(ji)术(shu)可(ke)大(da)幅(fu)度提高锆合(he)金(jin)表(biao)面的(de)硬(ying)度(du)、耐(nai)磨(mo)、耐腐(fu)蚀(shi)性(xing)能(neng)，目前(qian)主(zhu)要(yao)有(you)激(ji)光(guang)重熔(rong)、激(ji)光合金化(hua)和(he)激(ji)光(guang)熔(rong)覆(fu)等(deng)激光表(biao)面(mian)处理技术(shu)[13]。激光熔(rong)覆(fu)以(yi)高能量(liang)密度(du)激光(guang)束(shu)为热(re)源(yuan)，可(ke)高效制备(bei)与锆合金(jin)基(ji)体(ti)形(xing)成(cheng)冶金结(jie)合的表(biao)面涂层(ceng)。Kim等[14]通(tong)过(guo)激(ji)光熔(rong)覆技(ji)术(shu)在(zai)锆合金(jin)表面(mian)制(zhi)备了厚度(du)约为100μm的Cr涂(tu)层(ceng)，有效提(ti)高了(le)锆合(he)金(jin)表(biao)面耐(nai)蚀(shi)性能，也(ye)有(you)学者通过(guo)激光熔覆(fu)技术(shu)在(zai)锆合金(jin)表(biao)面(mian)制(zhi)备(bei)了(le)镍(nie)基复(fu)合涂(tu)层(ceng)[3，11]，但锆合(he)金表面镍(nie)基复(fu)合(he)涂层(ceng)中组织演(yan)变(bian)机(ji)理(li)及(ji)激光功(gong)率的影响机制仍缺少深(shen)入(ru)研究。

在激(ji)光熔(rong)覆(fu)过程(cheng)中，高温熔池(chi)中多(duo)组(zu)元(yuan)相互作(zuo)用(yong)机(ji)理(li)较为(wei)复杂，不仅有合(he)金粉(fen)末的(de)熔化(hua)，还(hai)涉(she)及(ji)母(mu)材(cai)熔(rong)化(hua)及其与合(he)金(jin)粉(fen)末(mo)的相(xiang)互作(zuo)用(yong)，原(yuan)位增强相(xiang)的(de)形(xing)成(cheng)热力(li)学机(ji)制也并(bing)不(bu)清晰。针(zhen)对上(shang)述(shu)问题，采用(yong)激(ji)光(guang)熔(rong)覆技术在(zai)锆(gao)合金(jin)表面制(zhi)备(bei)了(le)原(yuan)位增强(qiang)复合(he)涂层，分(fen)析了(le)激光(guang)功(gong)率(lv)对熔(rong)覆层成(cheng)形(xing)、微(wei)观(guan)组织、增(zeng)强(qiang)相特征(zheng)及(ji)显微(wei)硬度的(de)影(ying)响规律(lv)，为(wei)锆(gao)合金(jin)表面(mian)激(ji)光(guang)熔(rong)覆(fu)改(gai)性(xing)研究提(ti)供了(le)试验(yan)和理(li)论基(ji)础。

1、试验材(cai)料(liao)及(ji)方法(fa)

试验(yan)选用锆合(he)金(jin)（R60702）为激光熔(rong)覆(fu)母材，尺寸(cun)为(wei)79mm×45mm×9mm，合金(jin)粉末为Ni60A+35%WC的混(hun)合(he)粉(fen)末，粉(fen)末微(wei)观(guan)形(xing)貌如(ru)图(tu)1所(suo)示(shi)，Ni60A合(he)金粉末的(de)成(cheng)分(fen)见(jian)表(biao)1，粉(fen)末(mo)粒径为50～150μm。

试(shi)验前将一(yi)定(ding)配比(bi)的(de)合(he)金(jin)粉末(mo)装进球磨(mo)罐(guan)内搅拌(ban)150～200min，得到(dao)均匀的混合(he)粉(fen)末，并将(jiang)混合(he)好(hao)的合金(jin)粉末(mo)放入(ru)真(zhen)空干(gan)燥箱烘干20h备用。

试验选(xuan)用的激(ji)光(guang)熔覆(fu)试(shi)验(yan)仪(yi)器(qi)为IPGYLS-6000-S2T，最大(da)输(shu)出功率为(wei)6kW，加工路(lu)线轨(gui)迹由机(ji)器(qi)人(ren)（ABBIRB2600-20/1.62）控(kong)制。激光熔(rong)覆试验采(cai)用了同轴送(song)粉(fen)模式(shi)，光斑(ban)选用(yong)矩(ju)形(xing)光(guang)斑(ban)，尺(chi)寸(cun)为(wei)5mm×5mm，选(xuan)用纯氩气保(bao)护(hu)，氩(ya)气(qi)纯(chun)度大于(yu)99.99%，气(qi)体(ti)流(liu)量为(wei)15L/min。同(tong)步送粉过(guo)程(cheng)中(zhong)送(song)粉(fen)速率(lv)为(wei)20g/min。设(she)置(zhi)不(bu)同的(de)激光功(gong)率(lv)对(dui)锆(gao)合金(jin)试板(ban)进(jin)行单(dan)道(dao)熔(rong)覆，工艺(yi)参数见(jian)表(biao)2。

采(cai)用(yong)线(xian)切(qie)割将(jiang)熔覆试(shi)样沿垂(chui)直于(yu)熔(rong)覆(fu)方(fang)向(xiang)切取，经打(da)磨(mo)、抛光(guang)后(hou)，用混(hun)合(he)腐蚀溶(rong)液(ye)（HF∶HCl∶HNO₃=1∶3∶6）进(jin)行腐(fu)蚀，采(cai)用(yong)带有能谱(pu)仪（EDS）的(de)JSM-6480扫描(miao)电(dian)镜分(fen)析(xi)熔覆(fu)层微(wei)观组(zu)织(zhi)和(he)元(yuan)素分布(bu)；采(cai)用(yong)全(quan)自(zi)动显微硬(ying)度计(ji)测(ce)定显(xian)微硬(ying)度分布(bu)，载(zai)荷为5N，加(jia)载(zai)时(shi)间10s，步(bu)长100μm。

2、试(shi)验结果(guo)及讨(tao)论

2.1激(ji)光(guang)功(gong)率对(dui)熔覆层(ceng)形貌的(de)影(ying)响(xiang)

熔覆(fu)层表面(mian)质量(liang)和形貌受(shou)激光(guang)功率(lv)影(ying)响较大(da)，如图(tu)2所(suo)示(shi)，激光功(gong)率为2.0kW时，激(ji)光(guang)功(gong)率较低，较低的热输(shu)入未能(neng)使合(he)金粉(fen)末(mo)充分熔(rong)化(hua)，在(zai)熔(rong)覆层(ceng)周围存在(zai)未完(wan)全(quan)熔(rong)化的(de)合金(jin)粉末(mo)，熔(rong)覆(fu)层成(cheng)形较差。

随(sui)着激(ji)光功率(lv)的(de)升高(gao)，较(jiao)大(da)的热(re)输入(ru)充分熔化合(he)金粉末(mo)，也加(jia)速了(le)熔(rong)池流(liu)动，熔覆层成形(xing)较好(hao)。

通过对(dui)熔覆层(ceng)横(heng)截面(mian)成(cheng)形(xing)特征参(can)数(shu)的(de)测量(liang)，激(ji)光功(gong)率对熔(rong)覆层(ceng)宽(kuan)度(du)及高(gao)度的(de)影响如(ru)图3所(suo)示。在(zai)激(ji)光(guang)功率(lv)为(wei)2.0kW时(shi)，熔(rong)覆(fu)层宽度约(yue)为(wei)5.6mm，而(er)熔覆层(ceng)高(gao)度(du)约(yue)为1.44mm。随着激光功率的(de)增(zeng)加，熔(rong)覆(fu)层(ceng)宽度(du)和(he)高(gao)度都显著(zhu)增加，在(zai)激光(guang)功率为2.8kW时(shi)，熔(rong)覆(fu)层宽度(du)为5.95mm，熔(rong)覆(fu)层(ceng)高度增(zeng)加(jia)到1.76mm。熔覆(fu)层宽度(du)和(he)高(gao)度的增(zeng)加(jia)主(zhu)要(yao)是(shi)由于较大(da)的激光功(gong)率对于锆(gao)合(he)金(jin)母(mu)材的熔(rong)化(hua)量增大，大量的(de)母(mu)材(cai)参与(yu)熔(rong)池(chi)反应(ying)，形(xing)成较(jiao)宽和(he)较(jiao)高的熔(rong)覆(fu)层。

2.2激光功(gong)率(lv)对熔覆层(ceng)微(wei)观组织(zhi)的影(ying)响(xiang)

锆合(he)金母材(cai)熔化进入(ru)熔(rong)池(chi)，与粉末(mo)合(he)金元素相互作用(yong)形(xing)成(cheng)多(duo)种形态的原(yuan)位(wei)增强(qiang)相，不(bu)同激光功(gong)率(lv)的熔覆层微(wei)观组(zu)织特(te)征如图(tu)4所(suo)示。熔(rong)覆层(ceng)中分布(bu)有(you)较(jiao)多(duo)细(xi)小枝(zhi)晶，主(zhu)要分布(bu)在(zai)熔(rong)覆层(ceng)的(de)上部和(he)下部。

在(zai)激光(guang)熔(rong)覆过(guo)程(cheng)中，基(ji)体(ti)传热较快，激光(guang)束(shu)离开(kai)熔池(chi)时(shi)，底(di)部(bu)的合(he)金会(hui)快(kuai)速(su)凝固(gu)，生成枝晶。在熔(rong)覆层(ceng)的上部(bu)，保护气体(ti)的流动(dong)性(xing)引(yin)起(qi)对(dui)流散热(re)的(de)作用(yong)较(jiao)为(wei)显(xian)著(zhu)，因(yin)此(ci)熔池在(zai)对流(liu)散(san)热及(ji)基(ji)材(cai)热传(chuan)导(dao)的(de)双(shuang)重作用(yong)下(xia)凝(ning)固为(wei)无(wu)明显方(fang)向的细(xi)小(xiao)枝晶。在(zai)枝(zhi)晶(jing)周(zhou)围也分(fen)布有细小的颗(ke)粒(li)状增(zeng)强(qiang)相(xiang)，尺(chi)寸小于5%μm，如(ru)图(tu)4（a）所(suo)示，对(dui)枝晶(jing)和(he)颗粒(li)状增(zeng)强(qiang)相进行能(neng)谱分(fen)析(xi)，结果见(jian)表(biao)3，枝晶(jing)主要成(cheng)分(fen)为(wei)Zr，推(tui)测其物(wu)相为(wei)α-Zr，而周(zhou)围的颗(ke)粒状增(zeng)强(qiang)相主(zhu)要为(wei)原(yuan)位形(xing)成的ZrC，主要是(shi)由(you)于(yu)WC在高(gao)温熔池中分(fen)解，C与Zr结(jie)合形(xing)成ZrC。熔(rong)覆(fu)层(ceng)底部共晶组织(zhi)较多，如(ru)图4（c）所(suo)示，共(gong)晶(jing)组(zu)织主(zhu)要分(fen)布在晶界处(chu)，根(gen)据能谱(pu)分(fen)析结(jie)果(guo)可(ke)知(zhi)，共晶(jing)组织主要(yao)由ZrC与ZrB₂组成。当(dang)激光功率增(zeng)加到2.5kW时，α-Zr树(shu)枝(zhi)晶(jing)数量(liang)及(ji)尺(chi)寸并没有增(zeng)加(jia)，二(er)次枝晶的生长受(shou)到(dao)抑(yi)制，而(er)颗粒(li)状(zhuang)ZrC数(shu)量(liang)明(ming)显增加，并(bing)逐(zhu)步由(you)颗粒状向块状增强(qiang)相(xiang)转(zhuan)变，ZrC增强相尺(chi)寸及数(shu)量(liang)的(de)增(zeng)加(jia)消耗(hao)了大(da)量(liang)的(de)Zr原子(zi)，使得(de)熔池(chi)凝(ning)固(gu)过(guo)程(cheng)中(zhong)α-Zr枝(zhi)晶的生长(zhang)受到抑制。随(sui)着(zhe)激光(guang)功(gong)率(lv)继(ji)续(xu)增(zeng)加到(dao)2.8kW时(shi)，块(kuai)状和颗粒(li)状(zhuang)增强相数量(liang)增多，二(er)次枝晶变(bian)得(de)细(xi)小(xiao)且数量(liang)增(zeng)多(duo)，如(ru)图(tu)4（e）所示，对(dui)增(zeng)强相进行能谱(pu)分(fen)析，根(gen)据原子百(bai)分(fen)比推(tui)测(ce)块(kuai)状(zhuang)增强相(xiang)为(wei)Zr（B，C）₂，主(zhu)要(yao)是由于在大热(re)输入(ru)下，熔(rong)池中Zr与B原子的(de)亲和性较大(da)[11，15]，在高(gao)温下生成(cheng)大(da)量(liang)的ZrB2，C原(yuan)子半(ban)径(jing)尺(chi)寸(cun)与B原子相(xiang)近，C高(gao)温(wen)下可(ke)与ZrB2团簇中(zhong)的B置换(huan)，形(xing)成(cheng)Zr（B，C）₂。

激(ji)光功(gong)率(lv)的(de)改变并(bing)没有(you)消除熔(rong)覆层(ceng)中(zhong)α-Zr树(shu)枝(zhi)晶(jing)，为研究枝(zhi)晶(jing)周围元素分(fen)布特(te)征，对树(shu)枝晶进(jin)行(xing)了线扫描分析(xi)，结(jie)果如(ru)图(tu)5所示。在(zai)二(er)次(ci)枝晶(jing)处(chu)Zr含量较高，出现(xian)Zr元(yuan)素(su)的(de)富(fu)集，Zr元素(su)与C元素(su)的分布(bu)特(te)征类似(shi)，在(zai)树(shu)枝(zhi)晶(jing)主(zhu)干(gan)处含(han)量(liang)较低(di)，在二次(ci)枝晶(jing)处(chu)出(chu)现富集(ji)。而Ni元(yuan)素的(de)分布与(yu)Zr、Cr相反(fan)，Ni元素主要(yao)分布(bu)在(zai)熔(rong)覆(fu)层基(ji)体(ti)中，形(xing)成γ-Ni基体与(yu)原(yuan)位增强相(xiang)的(de)复(fu)合熔(rong)覆层(ceng)。W元(yuan)素主(zhu)要(yao)来(lai)源于WC颗粒(li)的分解，其(qi)分(fen)布(bu)特(te)征(zheng)与C并没有(you)形(xing)成(cheng)一(yi)定(ding)的对(dui)应关(guan)系，也证明了在(zai)2.0kW的激(ji)光(guang)功(gong)率(lv)下，熔(rong)覆(fu)层(ceng)中(zhong)部(bu)和上(shang)部(bu)的(de)WC分解较为完(wan)全，可为原位合(he)成ZrC提(ti)供足(zu)够(gou)的C原子。

由(you)于WC颗粒密度(du)较大(da)，在(zai)激光(guang)熔(rong)覆高温熔(rong)池(chi)的对流(liu)作(zuo)用下(xia)，WC颗粒(li)位(wei)于(yu)熔(rong)池底部(bu)，在(zai)熔覆(fu)层(ceng)底部发(fa)现(xian)未完(wan)全分解(jie)的WC颗粒(li)，呈现(xian)出(chu)无规(gui)则形(xing)态，如(ru)图6所示。WC颗(ke)粒周围(wei)密集分布有(you)块(kuai)状(zhuang)增(zeng)强相(xiang)，主(zhu)要是由WC分(fen)解形成的(de)C与(yu)Zr原(yuan)位形(xing)成(cheng)ZrC块状增(zeng)强(qiang)相。需要注(zhu)意的(de)是未熔WC颗粒内(nei)部(bu)存(cun)在(zai)层(ceng)状共晶(jing)组(zu)织，如图6（b）所(suo)示(shi)，通(tong)过EDS成(cheng)分(fen)分析，推测(ce)共(gong)晶(jing)组(zu)织为ZrB₂+ZrC。WC熔点约(yue)为(wei)2750℃[16]，尺(chi)寸(cun)小于(yu)100%μm的(de)WC颗粒一(yi)般会(hui)在高温熔池甚(shen)至(zhi)送(song)粉(fen)过(guo)程中受热熔(rong)化(hua)分解(jie)，并(bing)随着液(ye)相对(dui)流相(xiang)对(dui)均(jun)匀的(de)分布在熔(rong)覆层(ceng)中(zhong)，而较大的WC颗(ke)粒会(hui)在(zai)底(di)部沉积并(bing)发生(sheng)不同程(cheng)度(du)的分(fen)解(jie)。WC颗(ke)粒在(zai)高(gao)温熔池中受(shou)液(ye)相(xiang)对流(liu)作用(yong)，边缘首(shou)先(xian)熔(rong)化(hua)，分(fen)解(jie)为W原子和(he)C原子(zi)并发(fa)生扩(kuo)散(san)，熔池中高温(wen)液(ye)相(xiang)也会沿着(zhe)首先(xian)熔(rong)化分(fen)解(jie)的晶界(jie)向(xiang)内(nei)部扩(kuo)散Zr原(yuan)子和B原子，原子扩散(san)通(tong)道如图6（b）中箭(jian)头(tou)所(suo)示。

为分(fen)析WC在(zai)激(ji)光(guang)熔覆(fu)过(guo)程中的热力(li)学(xue)稳(wen)定(ding)性(xing)及增强(qiang)相(xiang)ZrC、ZrB₂的(de)原(yuan)位(wei)生(sheng)成热力(li)学(xue)机(ji)制，对下(xia)述(shu)反应进(jin)行了(le)热力(li)学(xue)计算(suan)，W+C=WC，Zr+C=ZrC，Zr+2B=ZrB₂，WC、ZrC、ZrB₂三种物相的反应(ying)吉布斯自由能(neng)变(bian)化如图7所(suo)示。ZrC和(he)ZrB2的凝固点(dian)分别为3445和3245℃[17]，虽(sui)然都(dou)高于WC的(de)熔(rong)点(dian)，但从图7可知，ΔG₀（ZrB₂）＜ΔG₀（ZrC）＜ΔG₀（WC），在高温(wen)下(xia)ZrB₂和(he)ZrC两(liang)者(zhe)的生成吉布(bu)斯自由(you)能(neng)接近，容易形成(cheng)两(liang)者的层(ceng)状共晶(jing)组(zu)织(zhi)。随着温度(du)的(de)降(jiang)低(di)，三(san)者之间的(de)吉(ji)布(bu)斯(si)自由能(neng)差异更加(jia)明(ming)显，说(shuo)明(ming)了(le)在熔池凝固过(guo)程中(zhong)，ZrB₂和(he)ZrC较(jiao)容(rong)易(yi)生(sheng)成，在(zai)Zr原(yuan)子(zi)及(ji)B原子(zi)的(de)扩(kuo)散动(dong)力学作(zuo)用(yong)下(xia)，WC向ZrB₂+ZrC层状共晶组(zu)织(zhi)转变(bian)在(zai)热力学(xue)上(shang)是(shi)可(ke)行(xing)的(de)。

2.3激(ji)光功率(lv)对熔(rong)覆(fu)层显微硬(ying)度(du)的(de)影响(xiang)

熔覆层(ceng)的显(xian)微(wei)硬(ying)度分(fen)布规律如图8所示。从(cong)锆合(he)金基体到(dao)过渡区(qu)再到熔覆(fu)层(ceng)，显(xian)微硬度(du)呈(cheng)现(xian)逐渐升(sheng)高(gao)的趋(qu)势(shi)，锆合(he)金(jin)基体(ti)的显(xian)微硬(ying)度(du)约(yue)为(wei)200HV0.5，在过(guo)渡(du)区(qu)附近(jin)存(cun)在未(wei)熔(rong)的(de)WC及原(yuan)位生(sheng)成(cheng)的ZrB₂+ZrC共(gong)晶组织，导致显微(wei)硬度明显(xian)升高(gao)。熔覆层显(xian)微硬度(du)明显高于锆(gao)合(he)金基体，也说(shuo)明在(zai)锆(gao)合金基体(ti)表面(mian)进行(xing)激光(guang)熔覆(fu)原位(wei)制备增强涂层(ceng)，有(you)利(li)于(yu)提(ti)高(gao)锆合金表面的硬度。熔(rong)覆层(ceng)的显微(wei)硬(ying)度变(bian)化较大(da)，主(zhu)要是(shi)与(yu)增(zeng)强(qiang)相的形态尺寸(cun)及分(fen)布有(you)关，显(xian)微(wei)硬(ying)度(du)峰(feng)值点(dian)多(duo)为增强相聚集(ji)区。

通过3条(tiao)显微(wei)硬度分布曲线可知，随(sui)着激(ji)光功率的(de)增(zeng)大，熔(rong)覆层(ceng)显(xian)微硬度显著(zhu)升高(gao)。激光功(gong)率为2.0kW时，熔(rong)覆层显微(wei)硬度约为(wei)350HV0.5，且显微硬度波(bo)动(dong)较(jiao)大，主(zhu)要是(shi)由(you)于增(zeng)强相(xiang)尺寸及(ji)分(fen)布(bu)不(bu)均匀(yun)。随(sui)着(zhe)激光功率增大(da)到2.8kW时(shi)，熔覆层的显微硬度(du)最(zui)高(gao)，最(zui)高值约(yue)为720HV0.5，且(qie)熔(rong)覆层显微(wei)硬(ying)度较为均(jun)匀。无(wu)WC添加时，熔(rong)覆(fu)层(ceng)生(sheng)成较多的Zr-Ni脆(cui)性(xing)相（NiZr，NiZr₂等），导(dao)致显(xian)微(wei)硬度(du)值过(guo)高容(rong)易(yi)引(yin)起(qi)开裂(lie)[3，11]，WC的添加抑制(zhi)了(le)Zr与Ni反(fan)应(ying)生(sheng)成(cheng)脆(cui)性(xing)的Zr-Ni金属间(jian)化合物(wu)，熔(rong)覆层(ceng)显(xian)微(wei)硬(ying)度控(kong)制在了(le)合理(li)范围(wei)内(nei)，有效(xiao)抑制(zhi)了(le)熔覆(fu)层(ceng)的(de)开裂(lie)。

3、结论

（1）在锆(gao)合(he)金表面激(ji)光熔(rong)覆Ni60A+WC制(zhi)备(bei)了ZrB₂+ZrC原位增(zeng)强复(fu)合涂(tu)层，熔(rong)覆(fu)层(ceng)外观成形较好，熔覆(fu)层(ceng)组(zu)织(zhi)较(jiao)为致(zhi)密(mi)，未(wei)发现气(qi)孔(kong)和裂(lie)纹(wen)等缺陷，熔覆(fu)层(ceng)与锆合(he)金(jin)基(ji)体形(xing)成(cheng)良好(hao)的冶(ye)金(jin)结(jie)合。随着(zhe)激光(guang)功率的(de)增(zeng)大，粉末(mo)熔化更加充分彻(che)底，熔覆层(ceng)宽(kuan)度和高(gao)度(du)都显著增(zeng)加(jia)。

（2）熔(rong)覆(fu)层增(zeng)强相(xiang)主要为细小的(de)α-Zr枝(zhi)晶(jing)、颗粒(li)状(zhuang)及块(kuai)状的ZrC以(yi)及Zr（B，C）₂。Zr元(yuan)素(su)与(yu)C元素亲和力较强，两元素(su)的(de)分(fen)布(bu)特(te)征相似，在未熔的WC颗(ke)粒内(nei)部生(sheng)成(cheng)了ZrB₂+ZrC的(de)层(ceng)状(zhuang)共晶(jing)组织。随 激(ji)光(guang)功率(lv)增大(da)，熔覆(fu)层(ceng)中二次枝(zhi)晶(jing)的生长受(shou)到抑(yi)制(zhi)，颗(ke)粒(li)状(zhuang)增(zeng)强相逐渐(jian)向(xiang)块状(zhuang)增强(qiang)相(xiang)转变(bian)。

（3）熔覆层显(xian)微(wei)硬(ying)度明(ming)显高于(yu)锆合(he)金基(ji)体(ti)，随(sui)着激光功率(lv)的增大(da)，熔覆层显(xian)微(wei)硬(ying)度(du)显(xian)著(zhu)升高，激光功(gong)率为(wei)2.8kW时，熔(rong)覆(fu)层的(de)显(xian)微(wei)硬(ying)度(du)值(zhi)最(zui)高（约(yue)720HV0.5）。WC的(de)添(tian)加(jia)抑(yi)制(zhi)了Zr与(yu)Ni反应生成(cheng)脆性(xing)的(de)Zr-Ni金(jin)属(shu)间(jian)化合物(wu)，熔(rong)覆层(ceng)显微硬度(du)控制(zhi)在了合(he)理范(fan)围内，有效(xiao)抑制(zhi)了熔覆层(ceng)的(de)开裂。

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