稳态磁场对激光熔覆钴基合金宏观偏析及元素扩散影响

目的 探究稳态磁场对熔覆层宏观偏析及元素扩散的影响机制，为调控熔覆层元素分布提供理论指导。方法 采用同轴送粉方式，利用稳态磁场辅助激光熔覆制备钴基合金熔覆层。通过光学显微镜和扫描电子显微镜，对有无宏观偏析区域的元素含量进行半定量测量，分析了不同磁场强度条件下熔覆层的显微组织及元素扩散规律。结果 在无磁场时，宏观偏析主要存在于熔覆层底部，部分分布于熔覆层上层区域，并有一定的扩散现象。加入稳态磁场后，由于稳态磁场产生的感应洛伦兹力与熔池流动方向相反，抑制了熔池对流，宏观偏析出现聚集现象，且无明显扩散。加入稳态磁场后，熔覆层宏观偏析区域具有较高的Fe含量，最高质量分数可达67.9%，这与基体中的Fe含量接近。熔覆层无宏观偏析区域Co的质量分数增加了8%，Fe的质量分数降低了12.1%，熔覆层底部宏观偏析面积占比由10%增加到25%。结论 稳态磁场能够使宏观偏析产生富集，使更多的Fe元素存在于熔池底部，同时抑制Fe元素在熔覆层中扩散。稳态磁场有效降低了基体元素对熔覆层的稀释，使无宏观偏析区域的元素含量与粉末的元素含量更为接近。

Effect of a Steady Magnetic Field on the Macro-segregation and Element Diffusion of Laser Cladding Cobalt-based Alloy