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本文采用激光熔化沉积(LMD)技术分别制备了纯Inconel 625以及纳米nano-TiC/Inconel625、微米micro-TiC/Inconel 625复合材料试样。研究了激光工艺参数对成形试样致密度、显微组织以及力学性能的影响规律,探讨了成形试样熔池不同区域凝固组织和硬度的变化机制以及显微组织、硬度和热行为三者间的内在联系。此外,还研究了添加的TiC增强颗粒以及其原始尺寸对复合材料的相组成,熔池的显微组织特征,枝晶的生长机制以及力学性能的影响。主要研究结论如下所述:本文在不同的LMD激光工艺参数下制备了nano-TiC/Inconel 625复合材料试样。成形试样的致密度随着激光能量密度(η)的增大而显著提高,当η为100 kJ/m,成形试样几乎完全致密且没有明显孔洞;随着η的增大,Ni-Cr基体相的柱状枝晶显著细化,TiC增强颗粒由团聚变为均匀分布,同时其颗粒尺寸也明显变大。当采用较合适的η为100 kJ/m时,nano-TiC/Inconel 625复合材料试样获得了平均值为330 HV0.2的较高显微硬度,同时在滑动磨损试验中获得了相当低的摩擦系数(0.41)和磨损率[5.4×10-4 mm~3/(Nm)]。在以上实验研究的基础上,对激光工艺参数进行优化,采用LMD工艺成形了致密度较高的nano-TiC/Inconel 625复合材料试样。研究发现,熔池上部分的显微组织主要是胞状枝晶,而底部和两侧边界主要是柱状枝晶;LMD过程中熔池不同区域的冷却速率变化造成了胞状晶粒尺寸和柱状枝晶枝晶间距的变化;熔池不同区域硬度变化的主要影响因素可以总结为三个方面:晶粒尺寸、TiC增强颗粒和固溶强化。本文采用优化的LMD工艺分别成形纯Inconel 625以及nano-TiC/Inconel 625和micro-TiC/Inconel 625复合材料。研究发现:纯Inconel 625加入TiC增强颗粒后,Ni-Cr基体相的最强衍射峰由(200)变为(111);nano-TiC颗粒的加入促使基体相的柱状枝晶显著细化,二次枝晶臂生长充分,而当micro-Ti C颗粒作为增强相时,柱状枝晶相对粗化,二次枝晶的生长被完全抑制;添加的TiC颗粒显著细化了胞状枝晶,尤其是当TiC增强颗粒原始尺寸降至纳米级;当Inconel 625中加入nano-TiC颗粒作为增强相后,复合材料试样的硬度、拉伸性能和耐磨性显著改善而且其延展性没有遭到破坏。