铜合金与不锈钢焊接及镍基合金涂层技术研究

"铜合金表面搅拌摩擦焊和激光熔覆制备镍基合金涂层" 本文主要探讨了一种复合工艺，即铜合金与不锈钢异种金属的焊接技术，以及在其表面制备镍基合金涂层的方法。首先，通过单道搅拌摩擦搭接焊技术，成功地将铜合金（Cu-Cr合金）与不锈钢（304不锈钢）进行焊接，形成一个过渡层，该技术适用于连铸结晶器的制造。搅拌摩擦焊是一种先进的连接技术，它利用旋转工具产生的热和机械力，使工件局部熔化并快速冷却，从而实现固态焊接，避免了传统焊接过程中的冶金问题。 在完成搅拌摩擦焊接的过渡层后，进一步采用激光熔覆技术在不锈钢表面制备了含有WC颗粒的镍基合金涂层。激光熔覆是一种精密的表面处理方法，通过高能激光束熔化预置于工件表面的粉末材料，形成与基材结合牢固的覆层。在这个过程中，WC颗粒的引入增加了涂层的耐磨性和硬度。 研究人员利用多种分析手段，包括金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和显微硬度计，对焊接过渡层和熔覆层的微观结构、物相成分及硬度进行了深入研究。结果显示，不锈钢过渡层与铜基体之间形成了稳定的连接，焊合区下部形成了均匀的钢-铜层状结构，这种结构有利于增强两种材料的结合强度。在层状结构中观察到金属间化合物NiCu4，它的硬度达到337.26HV，显著提高了材料的整体性能。 镍基合金熔覆层的微观组织致密，其中强化相由γ-Ni、Ni3Fe、WC、W2C和Cr23C6等组成。这些相的出现增强了涂层的力学性能。熔覆层的平均显微硬度高达485.0HV，是铜合金基体硬度的5.7倍，表明了激光熔覆镍基合金涂层的优越性。 结合搅拌摩擦焊和激光熔覆技术，可以有效地实现铜合金与不锈钢的异种焊接，并在铜合金表面形成具有优异性能的镍基合金涂层，这对于提升材料的耐腐蚀性、耐磨性和整体机械性能具有重要意义，特别适用于连铸结晶器等高要求的工业应用。这一研究为异种金属焊接和表面改性提供了新的解决方案。