热喷涂是当今应用较为普遍的一种表面改性技术，但它存在的一个重要问题是涂层具有一定的孔隙， 因而直接影响了涂层改善基体材料性能的效果。因此，研究一种密封涂层的有效方法具有重要的实 际意义。近年来，随着激光加工技术的发展，解决这一技术的难题便有了新的途径，这就是热喷涂 涂层的激光表面熔凝处理。本研究采用火焰喷铝加激光表面熔凝的方法对Ｆｅ－３１Ｎｉ－１５Ｃ ｒ奥氏体不锈钢进行表面改性处理，考察激光重熔对热喷涂纯铝涂层抗氢渗透性能的影响，并就阻 氢机理进行了初步探讨。１ 材料与试验过程１．１ 试验材料基体材料为Ｆｅ－３１Ｎｉ－１５ Ｃｒ奥氏体不锈钢；涂层材料选用工业纯铝丝，其化学成分为（ｗｔ）：≥９９．７％Ａｌ，０． １３％Ｆｅ，０．１３％Ｓｉ，０．０１％Ｃｕ，≤０．０３％其他。１．２ 热喷涂试验试样表 面预处理：先用四氯化碳清洗表面，除去油污，然后用２０目金刚砂进行粗化处理，将基体上的金 属氧化物等污染物除掉，使之露出新鲜表面，以增加粘结的表面积。喷涂设备为ＱＸ－Ｉ火焰线材 喷枪喷，涂工艺参数见表１。表１ 热喷涂纯铝涂层工艺气体氧气乙炔空气压力（ＭＰａ） ０．２１０ ０．１０５ ０．４６０流量（Ｌ／ｍｉｎ）２０．３１８．９２４．５１ ．３ 激光表面熔凝试样经火焰喷涂纯铝涂层后，采用ＲＳ８５０型５ｋＷＣＯ２激光器进行表面 熔凝处理，工艺参数见表２。表２ 激光表面熔凝工艺试样编号激光功率（Ｗ）聚焦距离（ｍｍ） 扫描速度（ｍｍ／ｓ）搭接量（ｍｍ）１５２０４１５．７０．１０２５４０４１５．７０．ｌ０ ３５６０４１５．７０．２５４６３０４１５．７０．１０１．４ 充氢及定氢分析热充氢试验在 自制的化学床和高压釜中进行，条件为：压力２４ＭＰａ，温度２００℃，时间１４天。在ＱＣＹ －２型定氢分析仪上进行定氢分析，氢含量取３个数据的平均值。１．５ 扫描电镜观察在ＡＭＡ ＲＹ－１０００Ｂ型扫描电镜上对激光表面熔凝前后涂层的组织形貌进行扫描电镜观察。２ 结果 与讨论２．１ 激光表面熔凝对热喷涂纯铝涂层抗氢渗透性影响抗氢渗透率：η＝Ｃ０－ＣＨＣ０ ×１００％式中 Ｃ０——无涂层试样热充氢后的氢含量ＣＨ——有涂层试样热充氢后的氢含量 表３为不同激光表面熔凝工艺参数下试样的抗氢渗透性能。由此可见，激光表面熔凝对热喷涂纯铝 涂层试样的抗氢渗透性能有明显的影响，且各种激光表面熔凝工艺处理试样的抗氢渗透效率均有不 同程度的提高（未处理的涂层含氢３９．５×１０－４％）。表３ 不同激光表面熔凝工艺的试样 抗氢渗透性能涂层处理工艺氢含量（×１０－４％）抗氢渗透率（％）火焰热喷涂纯铝涂层 ３７．７ ４．６激光１３５．４１０．４激光２３４．５１２．６激光３３７．２５． ８激光４３６．７７．１２．２ 涂层显微组织观察与分析（ａ）熔凝前 （ｂ）熔凝 后图 激光表面熔凝前后涂层形貌的扫描电镜照片由图可知：激光表面熔凝前涂层中存在着大量的 气孔和微裂纹，组织疏松；激光表面熔凝后的涂层组织致密，气孔和微裂纹极少；激光重熔后的涂 层厚度较重熔前涂层厚度减小，这是由于熔凝后涂层中气孔大量减少、组织均匀、致密的缘故。２ ．３ 激光表面熔凝改善抗氢渗透性能的原因上述结果表明，激光表面熔凝处理的确能够改善Ｆｅ －３１Ｎｉ－１５Ｃｒ奥氏体不锈钢表面热喷涂纯铝涂层的抗氢渗透性能。其原因是由于激光表面 熔凝后消除了热喷涂涂层中的大量气孔而使之较为致密的结果。然而，不同的激光重熔工艺具有不 同的抗氢渗透效率，这表明存在着最佳工艺的优化问题，尚有待于进一步研究。３ 结论（１）激 光表面熔凝对改善Ｆｅ－３１Ｎｉ－１５Ｃｒ奥氏体不锈钢表面热喷涂纯铝涂层的抗氢渗透性能有 明显的作用。（２）激光表面熔凝消除了热喷涂纯铝涂层中大量的气孔。激光表面熔凝改善热喷涂 纯铝涂层的抗氢渗透性@宋仁国$北京航空航天大学理学院材料物理与化学研究中心!10008 3@何望昭$北京航空航天大学理学院材料物理与化学研究中心!100083@王天民$北京航 空航天大学理学院材料物理与化学研究中心!100083@黄卫东$西北工业大学凝固技术国家 重点实验室!西安710072@周尧和$西北工业大学凝固技术国家重点实验室!西安7100 72激光表面熔凝;;热喷涂;;抗氢渗透性能采用激光表面熔凝工艺，封闭热喷涂纯铝涂层中的孔隙减少了微裂纹。此法不仅提高了涂层质量，而且还使其抗氢渗透性能得到明显的改善。
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