Recubrimiento por láser de aleación de cobre CuAl10
Efecto de la adición de Ni en la microestructura y propiedades de
Recubrimiento por láser de aleación de cobre CuAl10
En los campos de la ingeniería naval, equipos químicos, etc., las aleaciones de cobre se utilizan ampliamente debido a su excelente conductividad térmica y resistencia a la corrosión, pero su insuficiente dureza superficial y resistencia al desgaste a menudo limitan su vida útil. El diseño de la composición de las aleaciones de cobre revestidas por láser puede mejorar su rendimiento mediante la modificación de la superficie.
Estudios recientes han descubierto que la adición de elementos de Ni puede optimizar el revestimiento por láser de la aleación de cobre CuAl10. Su microestructura, propiedades mecánicas y resistencia a la corrosión pueden mejorarse significativamente. En este artículo se analiza en profundidad el mecanismo de optimización mediante la adición de elementos de Ni.
Evolución de la microestructura del revestimiento de CuAl10 tras la adición de Ni
| Microestructura del revestimiento con diferentes porcentajes en peso de Ni0% (b) 1,5% (c) 3,0% (d) 4,5 |
En la capa de revestimiento CuAl10 sin adición de Ni, la segunda fase se distribuye aleatoriamente de forma dendrítica o esférica, dando lugar a una estructura irregular. Tras añadir 1,5%~6,0% de Ni, éste actúa como “catalizador de difusión” para promover la disolución sólida de elementos en la matriz α-Cu e inhibir la precipitación de la segunda fase. Cuando el contenido de Ni alcanza el 4,5%, la superficie de la capa de revestimiento casi no tiene defectos de partículas y presenta una microestructura continua y lisa.
Evolución de la microdureza del revestimiento de CuAl10 tras la adición de Ni
| Curvas de dureza del revestimiento con diferentes porcentajes en peso de Ni0#: 0%, 1#: 1.5%, 3#: 4.5% |
La microdureza pasa de “fluctuante” a “uniforme” con la adición de Ni. La dureza del recubrimiento sin Ni fluctúa violentamente (157~268 HV) debido a la distribución desigual de la segunda fase, que provoca una concentración local de tensiones. Tras la adición de Ni, el efecto de refuerzo de la solución sólida es significativo y mejora la uniformidad de la distribución de la dureza.
Conclusión
La introducción del elemento Ni, a través de los mecanismos duales de refuerzo por solución sólida y pasivación electroquímica, ha supuesto un salto cualitativo en el rendimiento del recubrimiento CuAl10 por revestimiento láser.
En el futuro, se espera que la adición de múltiples elementos (como Ni+Cr+Mo) y la optimización de los parámetros del proceso de revestimiento por láser de CuAl10 permitan superar aún más el límite de rendimiento.
mnar. Se observan abundantes precipitados blancos a lo largo de los límites de grano. Tras el tratamiento HIP a 1230°C, se produce una recristalización casi completa. La microestructura de la muestra HIP-1230 se transforma de cristales columnares gruesos a granos equiaxiales con límites de grano rectos, lo que concuerda con la migración acelerada del límite de grano a alta temperatura. El número de precipitados de límites de grano blancos se reduce significativamente en comparación con la condición de 1150°C.
Conclusiones
La formación de grietas en la aleación Rene125 tratada con LPBF se atribuye principalmente a la concentración de tensiones en el límite de grano y a la segregación de la fase eutéctica de bajo punto de fusión en la región de solapamiento del baño de fusión. El aumento de la velocidad de barrido favorece la transición del modo de ojo de cerradura al modo de conducción, lo que promueve el crecimiento direccional del grano y alivia la formación de grietas.
El tratamiento HIP sanea eficazmente las grietas y poros retenidos durante la LPBF. Se consigue una densificación casi completa bajo HIP a 1230°C, acompañada de una recristalización completa y una reducción significativa de la densidad de dislocaciones.
Otros polvos de revestimiento láser producidos por TRUER:
A base de cobre: CuSn10, CuSn15, CuSn12Ni2, CuAl10, CuAl10Fe1, Cu-1, Cu-2, CuAlNiFe
A base de níquel: C22, C276, Monel 400, Monel K500, Inconel 600, Inconel 625, Inconel 825, Hastelloy C, Hastelloy B, NiCr 80/20, NiCrAlY, Ni60A, Ni60B, Ni40
A base de cobalto: Stellite 1, Stellite 3, Stellite 6, Stellite 12, Stellite 21, Stellite 25, Stellite 31, Triboloy T400, T800, T900
A base de hierro: D2, H13, M2, T15, T15M, 18Ni300, M35, M42, S390, M390
A base de tungsteno: WC-12Co, WC-10Ni, WC-65Ni60, WC-10Co-4Cr
