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校对夏雨图片来源：非晶中国大数据库
铁基非晶合金因其相对较低的材料成本和优越的物理、力学性能，如极高的强度、硬度、耐磨性和优异的磁性能，被广泛应用于工业领域。表面涂层技术可以有效提高非晶合金成形性能以及不受厚度、尺寸的限制，使得非晶合金涂层具有更大的吸引力。激光熔覆技术具有很高的功率密度和冷却速度（~K/s），涂层与基体冶金结合良好，满足制备非晶合金的要求。但在激光熔覆过程中也会带来一些新的问题，如熔覆层裂纹的产生、熔覆层被基体过分稀释和熔覆层产生气孔等问题。裂纹是最危险的缺陷，严重影响了熔覆质量和涂层性能。
西安航空职业技术学院汽车工程学院韩斌慧等使用激光熔覆技术在不锈钢基材表面熔覆铁基非晶合金涂层时产生了裂纹，通过对裂纹周围元素、硬度和易萌生处析出物的定性分析，研究了涂层裂纹成形机理。为激光熔覆制备铁基非晶合金涂层裂纹控制方面提供参考。相关研究成果于年5月在《金属热处理》第47卷第5期中发表。
研究人员试验采用的熔覆粉末为球形Fe基非晶合金粉末，其化学成分为：1.13C、0.97Si、1.66Mn、11.1Mo、21.64Cr、8.31W，Fe余量，平均粒径为45μm。X射线衍射图显示，在2θ为40°～50°的范围内出现了明显的表征非晶态的弥散包，无明显的布拉格晶体衍射峰存在，表明粉末呈现良好的非晶态组织（图1）。通过Fe基非晶合金熔覆层表面着色探伤裂纹宏观形貌图可以看出，涂层表面出现了多条明显的纵向垂直于扫描方向或略向扫描方向倾斜的横向裂纹，而且部分裂纹还出现了树枝形分叉行为（图2）。由Fe基非晶涂层的XRD衍射图谱可知，Fe基非晶涂层出现了明显的衍射峰和少量的非晶漫散射峰（2θ为43°左右），部分尖锐衍射峰叠加在漫散射峰之上。这表面涂层主要由晶相和非晶相共同组成。涂层的晶相主要由α-Fe、α-Cr、第二相碳化物（M7C3、M5C2）、硅化物（CrSi2、FeSi）和不确定物相组成。激光熔覆时内部非平衡的凝固以及非晶态转变时形核不完全、晶化不完全，导致形成了些许的非平衡相，在标准的物相卡片（PDF）上未找到具体的物相与之对应（图3）。另外，涂层裂纹位置和左右无裂纹位置之间存在多处元素强度突变的情况，其中C、Si元素含量在裂纹处有着明显的剧增趋势，Fe、Cr、Mo等元素在裂纹处有一定的下降趋势。通常元素发生变化的位置可能有因偏析而形成的析出产物，可知裂纹处存在一定的元素偏析现象。元素偏析伴随着物相的变化，进而产生一定的组织应力，为裂纹的产生提供应力条件（图4）。研究人员对裂纹带周围的硬度进行分析，发现紧挨着裂纹带的硬度相比于同一水平其他无缺陷地方硬度较低。这是由于裂纹带附近组织较为疏松，存在较多的缝隙和孔隙，同时硬质相结合不牢固，裂纹带周围整体呈斜滑趋势（图5）。结果表明，涂层主要有α-Fe、α-Cr、碳化物（M7C3、M5C2）、硅化物（CrSi2、FeSi）等物相。裂纹主要由热影响区较大的热应力以及C、Si元素偏析而成的高熔点及高硬度的碳硅化物造成，裂纹带附近组织较为疏松且存在较多的缝隙和孔隙，同时硬质相结合不牢固，使得裂纹带附近硬度相较于同一水平其他无缺陷处的要低。
该项工作得到了陕西省自然科学基础研究计划、山西省重点研发计划的支持。
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