强制对流条件下Mo-Ni-B三元硼化物陶瓷增强相的原位合成与非平衡凝固

基于金属材料表面改性及陶瓷化复合的思路，本项目将激光熔覆与原位合成技术有机地结合在一起，在遗传算法和神经网络模型的指导下，通过对激光工艺参数及反应体系配比的优化，协同和控制强制对流条件下原位合成反应的稳态进行，从而实现激光熔池中Mo-Ni-B系三元硼化物陶瓷增强相的原位自生。.本研究运用离散分形布朗随机场数字图像分析技术对增强相及复合材料的显微结构照片进行数字分析，结合实验性能数据，建立复合材料性能与显微组织结构之间的构效关系；在凝固理论指导下，通过对原位反应与凝固过程交互作用的研究，揭示增强相的形成过程、组织演变及界面微观结构；通过添加合金元素及掺杂相对复合材料性能影响的研究，揭示材料性能优化规律及方法；在腐蚀学、摩擦学等实验基础上，结合现代材料分析测试手段，揭示复合材料的失效及强化机制。.本研究将为铁基表面复合材料的设计、开发及应用提供指导。

基于“涂层＋基体”的表面复合材料制备模式，将激光熔覆与燃烧合成技术有机地结合起来，借助激光高能量密度及工艺参数可调的特点，协同和控制燃烧合成反应，通过反应熔覆，在激光熔池内原位自生硼化物（Mo2NiB2）陶瓷增强相。项目研究了增强相的原位自生机理，揭示了多元多相复杂熔体条件下增强相的非平衡凝固行为、组织演变规律、界面微观结构特征及增强相组织结构与材料性能之间的关系，考察了所制备复合材料的摩擦磨损性能及电化学腐蚀行为，进而揭示了碳化物陶瓷增强相的表面改性机制和强韧化机制。项目如期完成了申请书的研究内容并得到以下研究成果：.1. 通过温度场、应力场等有限元数值模拟，对激光反应熔覆体系工艺参数进行了优化，优化结果在实验中得到了很好的验证，并对实验研究起到了很好的指导作用；.2. 在激光熔池内原位自生了硼化物（Mo2NiB2）陶瓷增强相，并分别制备了相应的铁基表面复合材料；.3. 对增强相组织的非平衡凝固行为及其影响因素进行了研究，揭示了增强相的原位自生机理；.4. 探索了熔覆层出现裂纹的原因及消除裂纹的相应方法，为进一步提高复合材料的性能提供了指导；.5. 材料性能试验表明，增强相的改性及强化效果极为明显，制备的铁基表面复合材料具有良好的耐磨剂耐蚀性能。.本研究为铁基表面复合材料的设计、开发及应用提供了指导。