激光熔化沉积WC复合Inconel 718合金微观组织及磨损性能

贾晓慧，胡亚宝，宋欣灵，方艳，雷剑波

激光熔化沉积WC复合Inconel 718合金微观组织及磨损性能

贾晓慧1，胡亚宝1，宋欣灵2，方艳1，雷剑波1

（1.天津工业大学 激光技术研究所，天津 300387；2.奥尔良大学 拉梅力学实验室，奥尔良 45072）

目的 解决Inconel 718合金在工程应用中存在的磨损失效等问题，探究碳化钨（Tungsten Carbide，WC）对Inconel 718合金磨损性能的增强机理。方法 通过激光熔化沉积技术制备Inconel 718及WC/Inconel 718涂层，通过扫描电镜（Scanning Electron Microscope，SEM) 和X射线衍射（X–ray diffraction，XRD）等测试手段对Inconel 718合金和WC/Inconel 718复合材料的微观组织和物相组成进行观测，探讨其微观组织演变机理；通过硬度测试和摩擦磨损测试对WC复合Inconel 718合金的硬度、摩擦磨损性能及WC复合强化机理进行研究。结果 涂层的微观组织主要由柱状晶、胞状晶和少量等轴晶组成，加入WC后复合材料的晶粒组织比Inconel 718合金的晶粒组织略微细化；Inconel 718合金主要由γ–(Ni, Fe)、γ′–Ni3(Al, Ti)和Fe3Ni2等物相组成，WC/Inconel 718主要由γ–(Ni, Fe)、γ′–Ni3(Al, Ti)、AlCoCrW、CrNi15W和Cr–Ni–Fe–C等物相组成；WC的加入使Inconel 718合金的硬度略有提升，磨损率降至未添加WC时的65.3%，磨损机制以黏着磨损和磨粒磨损为主。结论 WC颗粒在Inconel 718基体中起到了强化硬质颗粒的作用，部分WC颗粒的熔化提高了合金基体的硬度，且生成的高硬度金属化合物与未熔解的球形WC颗粒在Inconel 718合金基体中起到了阻碍晶粒边界运动的钉扎效果，对提升Inconel 718合金的磨损性能有很大帮助。

激光熔化沉积；Inconel 718；碳化钨；微观组织；磨损机理

Inconel 718作为航空航天领域应用广泛的镍基合金之一，除了具有优异的高温力学性能外，其独特的成分设计使其在室温（25 ℃）和高温（700 ℃）下均具有优异的整体性能，如优异的抗蠕变性、抗氧化性，以及强度高和良好的焊接性能等[1-4]，这些优异性能使得Inconel 718合金主要应用于航空航天高温零部件中[5]。由于长期服役在恶劣的工作环境中，飞机发动机部件经常面临零件磨损、疲劳损伤等问题，严重的失效现象会降低部件的性能，从而影响部件的使用寿命[6]，因此通过添加硬质强化相来制备复合材料可以提高Inconel 718合金的耐磨性，从而进一步提高其使用寿命，是一种创新性的解决方案。

碳化钨（Tungsten Carbide）的微观结构是一种六方晶体，其硬度与金刚石相近，高达2 000HV左右，是良好的导电、导热体。WC与金属材料的润湿性较好，在金属凝固过程中，WC增强颗粒容易被凝固界面捕捉，从而制备出界面结合良好且分布较为均匀的复合材料。由于纯碳化钨的硬度较高、脆性差，在与金属基材料复合时容易使复合涂层出现裂纹，所以在工业应用中常常在纯WC中掺加少量的钛、钴、镍等金属元素作为黏结剂，可以大幅度降低材料的脆性，提高其韧性[7-8]。王涛等[9]制备了4种不同扫描速度的Inconel 718涂层，分析了4种扫描速度对Inconel 718涂层的显微硬度和摩擦磨损性能的影响。Sadhu等[10]制备了NiCrSiBC−WC（60%）复合Inconel 718涂层，研究发现，当WC颗粒分解严重时会导致涂层的脆性增加，出现细小裂纹。Rong等[11]制备了WC/Inconel 718复合梯度材料，研究发现，梯度界面的存在对提高复合材料的磨损性能具有非常重要的作用。

传统加工方式的过程较烦琐，且需耗费大量的人力、物力。为了解决这一问题，激光熔化沉积（Laser Melting Deposition，LMD）技术应运而生。在LMD过程中，粉末和激光通过激光工作头同时被送入实验平台，在激光的作用下粉末被熔化，激光工作头根据计算机预设的轨迹移动，在激光工作头移开后粉末迅速冷却成型，在完成一层的堆积后继续下一层，重复这种逐层堆积过程，直至组件堆积完成。通过LMD技术制造的金属部件成型性较好、无需后续加工，在保证粉末利用率较高的前提下显著地缩短了加工周期，降低了加工成本和人力资源消耗[12-14]。目前，针对LMD技术制备WC/Inconel 718复合材料的研究主要集中在工艺与性能对比等方面[15-17]，对其组织演变规律和磨损机理的研究较少。

文中基于LMD技术制备了Inconel 718合金和WC/Inconel 718复合材料，拟对其微观组织演变机理、硬度和摩擦磨损性能进行深入研究。研究结果有望为LMD技术制备WC/Inconel 718复合材料的工艺和实际工业应用提供理论依据。

1 实验

1.1 材料

实验采用等离子旋转电极法制备Inconel 718和球形WC粉末，其化学成分如表1—2所示。WC粉末中除了含有C、W元素外，还含有Cr、Fe、V、Co、Ni、Mo、Ti、Ta、Nb等元素。

Inconel 718和WC粉末的形貌和粒径分布如图1所示。从图1可以看出，2种粉末均具有良好的球形度，且没有粘连现象；Inconel 718粉末的粒径为45～100 μm，WC粉末的粒径为53～109 μm。WC/Inconel 718复合粉末中WC的质量分数为6%，通过混粉机（VC−5，无锡新洋）将其混合均匀。

1.2 实验内容及方法

实验采用的激光熔化沉积系统包括库卡激光机器人系统（数控系统、六轴机器人、半导体激光器、四路送粉头）、自动载气送粉器、冷水机和氩气保护舱等。设备的型号及参数如表3所示。

在激光熔化沉积实验前，将Inconel 718和WC/Inconel 718粉末放在干燥箱（F202−0，上海舒利）中，并在110 ℃下干燥2 h，以去除其内部水分。采用尺寸为100 mm×100 mm×20 mm的A3钢板作为基板，使用砂纸和激光清洗机（HFB−C50）对基材表面进行清洗，以去除表面的氧化物和锈迹，防止其影响实验的结果。

激光熔化沉积示意图如图2所示。在LMD过程中，Inconel 718粉末或WC/Inconel 718粉末与激光一起通过激光工作头进入熔池中（送气量为10 L/min，送粉量为25 g/min），粉末在激光的作用下被沉积在A3钢基板上。为了避免发生高温氧化反应，LMD实验全程在氩气舱的保护下进行。激光加工参数：激光扫描速度为16 mm/s，激光功率为2 000 W，搭接率为50%。

表1 Inconel 718粉末的化学成分

表2 WC粉末的化学成分

图1 Inconel 718和WC粉末的形貌和粒径分布

表3 激光熔化沉积系统各部分设备参数

图2 激光熔化沉积示意图

在试样制备完成后，对Inconel 718和WC/Inconel 718激光熔化沉积试样块进行了预处理，观察其微观组织、物相组成，并对其显微硬度、耐磨性进行测试。实验流程及参数如图3所示。

使用体积比为1∶1∶1的HNO3/HCl/HF腐蚀溶液将试样浸泡腐蚀30 s后，采用光学显微镜（OM）和扫描电子显微镜（SEM，配备EDS）分析样品的形貌、微观结构和元素分布。使用X射线衍射仪（XRD，Cu Kα靶）分析样品的物相组成。采用显微硬度计，从试样截面的涂层表面开始并间隔一定距离，沿沉积方向测量涂层的硬度。为了避免出现误差，每个数据在同一水平位置进行3次实验，取其平均值。摩擦磨损实验采用M−2000型磨损试验机，并收集其磨屑，在磨损前后分别对2种试样进行称量，以计算磨损量，误差棒由2组实验数据计算得到。试验设定的载荷为150 N，转速为200 r/min，磨损时长为60 min，转动环材料为GCr15，硬度为（60±2）HRC，形状为圆环形，外直径为50 mm，厚度为10 mm。采用白光干涉三维表面轮廓仪（Phase Shift MicroXAM−3D）对磨损后的试样块进行表面数据采集，建立三维模型，并获得磨损深度、宽度等数据。采用SEM对磨痕和磨屑等进行观测，并分析其磨损机理。

图3 实验流程及参数

2 结果与讨论

2.1 整体形貌和物相组成

Inconel 718合金和WC/Inconel 718复合材料涂层的横截面形貌如图4所示。从图4可以看出，沉积层与基材形成了良好的冶金结合，致密度良好，没有出现明显的孔隙和裂纹。从图4a可以看出，Inconel 718合金与基体的结合区比较平整，稀释率较低。从图4b可以看出，WC在WC/Inconel 718复合材料中的分布较为均匀，大部分未被完全熔化。由于送粉较均匀，能量供给较稳定，因此没有出现明显的WC沉积现象。与Inconel 718合金沉积层相比，WC/Inconel 718复合涂层存在少量孔隙。这是因为在激光熔化沉积过程中，部分WC颗粒被激光的高能量所熔化，与Inconel 718基体材料发生了反应，导致气体逸出。

Inconel 718合金和WC/Inconel 718复合材料的物相组成如图5所示。Inconel 718合金主要由γ−(Ni, Fe)、γ′−Ni3(Al, Ti)和Fe3Ni2等物相组成，WC/Inconel 718复合材料主要由γ−(Ni, Fe)、γ′−Ni3(Al, Ti)、AlCoCrW、CrNi15W和Cr−Ni−Fe−C等物相组成。其中，AlCoCrW、CrNi15W和Cr−Ni−Fe−C是加入WC后在复合材料中观测到的新物相，它存在于原有的峰里。

图4 横截面宏观形貌

图5 Inconel 718合金和WC/Inconel 718复合材料的XRD扫描结果

2.2 微观组织演变机理

Inconel 718合金和WC/Inconel 718复合材料在不同区域的微观组织形貌如图6所示。其中，图6a、b分别显示了Inconel 718合金上部和下部的组织结构，可以看出，在试样底部，枝晶的生长方向较无序，较粗大的柱状晶沿着底部向上生长。由于受到热流、成分、冷却速率等的影响，柱状晶的生长并不均朝着同一方向生长，而是形成了一个夹角。在粗大柱状晶的边缘演化出了二次枝晶和尺寸较小的胞状晶。在Inconel 718的上部区域，枝晶的生长排列呈现出一定的规律性，胞状晶的分布较细密，且具有明显的合并现象，总体呈现斜向上生长的趋势。相较于下部杂乱无序的生长模式，上部枝晶由于受到底部沉积层的预热作用，因此其生长趋势沿热流方向生长。

1.3.3 护生就业态度调查 该测评表以简单问答的形式调查护生在毕业后是否愿意从事护理工作，以及在通过临床实习后是否喜欢护理工作，在护生出科之前给予测评。

图6 Inconel 718和WC/Inconel 718不同区域的微观组织形貌

WC/Inconel 718复合材料上部和下部的组织形貌如图6c、d所示，可以看出，在加入WC后复合材料的晶粒组织比Inconel 718合金的晶粒组织更加细化。枝晶的生长模式与Inconel 718合金类似，大部分枝晶生长具有一定的方向性，在有序的枝晶中存在一些垂直于一次枝晶生长方向的二次枝晶。这是因为激光熔化沉积实验中对基板未进行预加热，导致枝晶的冷却方向不一，生长方向较杂乱、无序。从图6c可以看出，原本有序生长的枝晶在遇到WC颗粒时其生长模式被阻断，在WC周围形成了较细小的间断生长的枝晶，绕过WC颗粒后继续按照原来的生长方向生长。

WC/Inconel 718复合材料的EDS扫描结果如图7所示。从图7的左图可以看出，白色点状析出物均匀地分散在WC/Inconel 718材料中，且在无WC颗粒存在的区域出现了Nb和Mo的偏析，结合Inconel 718合金的性质可以判断此处存在laves脆性相[18]。除此之外，可以看到W元素（紫色曲线）不止存在于WC颗粒中，也较为均匀地分散至WC周围的区域，C元素（蓝色曲线）也较均匀地扩散到Inconel 718基体中。结合XRD结果，通过观测的AlCoCrW和CrNi15W相可以判断，WC与Inconel 718合金形成了良好的结合，并出现了W元素和C元素的扩散，有助于提高Inconel 718合金的硬度和磨损性能。

图7 WC/Inconel 718跨WC颗粒EDS扫描结果

沉积层的组织形貌和尺寸主要与温度梯度和生长速率有关，其中/决定了凝固后的组织形态，×决定了凝固组织的大小，具体可以通过式（1）—（2）进行计算[19]。

式中：为合金的液态温度；0为材料的初始温度；为激光吸收系数；为激光扫描功率；为材料的导热系数；s为激光扫描速度；为扫描速度与凝固速度的夹角。

温度梯度和生长速率对沉积层微观结构的影响如图8a所示。在激光熔化沉积实验初期，沉积层充分与基板和空气接触，形成了良好的散热通道，值较大。此时，由于熔池温度不能为枝晶的生长提供良好的条件，成型中的枝晶来不及完全长大就被迫中止，所以在沉积层的底部容易出现混晶区，朝不同方向生长的柱状晶、尺寸较大的胞状晶和等轴晶共存于基材中。随着激光熔化沉积实验的进行，熔池中积累了一定的热量，后续的沉积层只能受到上方空气的冷却。此时，能够获得较小的值、较低的冷却速度和较低的凝固速率。晶粒有充足的时间进行生长，散热方向相对固定，故此时的枝晶生长呈现一定的规律性，胞状晶呈椭圆形，紧密地朝一个方向生长。

Inconel 718合金中WC的演化机理如图8b所示。WC颗粒受到高能量激光的作用，会在熔池中发生界面移动，部分WC熔解后分解出W、C元素，与Inconel 718合金中的Ni、Co、Fe、Cr、Al等元素在熔池中结合，生成了新的物相。同时，WC颗粒的存在阻碍了晶粒的生长，晶粒组织在遇到WC时停止生长，或生长方向出现偏转。这种钉扎效应容易生成较细小的晶粒组织，能够有效地提升复合材料的硬度和力学性能[20]。

2.3 硬度分布

Inconel 718合金和WC/Inconel 718复合材料的显微硬度结果如图9a所示，WC/Inconel 718复合材料的平均显微硬度（381HV0.2）是 Inconel 718合金（349HV0.2）的约1.09倍。这是因为WC颗粒在激光的作用下发生了分解，与Inconel 718合金中的元素结合生成了硬质相，提升了涂层表面的硬度。由于复合材料中WC的含量较少，因此其硬度值的提升并不明显。

图8 微观演变示意图

图9 Inconel 718和WC/Inconel 718的显微硬度分布

WC/Inconel 718复合材料中未完全熔化的WC颗粒（由白色圆形虚线圈出）周围的显微硬度如图9b所示。3号和4号压痕是在WC颗粒上的压痕，平均显微硬度为2 852HV0.2，2号压痕打在WC颗粒的边缘，显微硬度为542HV0.2，1号压痕打在无WC颗粒部分，显微硬度为366HV0.2，与WC/Inconel 718复合涂层的平均显微硬度一致。此外，未完全熔化的WC颗粒在涂层中也极大地增加了涂层的硬度。综上所述，未熔化的WC和熔化到基体中的WC均在一定程度上提高了涂层的硬度。

2.4 摩擦磨损性能

Inconel 718合金和WC/Inconel 718复合材料的干滑动摩擦磨损试验在室温（25 ℃）下进行，摩擦因数与时间的关系如图10a所示。在磨损初期，摩擦因数迅速增大，曲线从零迅速升高。随着磨损时间的增加，摩擦因数逐渐增大，并呈现平稳上升趋势，这种平稳上升趋势直至试验结束，未出现较大的波动。激光熔化沉积Inconel 718合金和WC/Inconel 718复合材料的磨损率如图10b所示，Inconel 718合金的磨损率为0.054 mg/m，WC/Inconel 718复合材料的磨损率为0.035 mg/m，在添加WC颗粒后材料的磨损率下降至原来的65.3%左右。这是因为WC提升了涂层表面的硬度，相应地降低了其磨损率。

在磨损试验后，Inconel 718合金和WC/Inconel 718复合材料表面的三维形貌如图11a、b所示。不同的颜色代表磨损程度的深浅。红色区域表示磨损程度较轻，蓝色区域表示磨损程度较严重。从图11a、b可以发现，试样表面与对磨环接触区域的磨损较严重，试样两端的磨损较均匀。从图11c可以看出，添加WC后试样具有较小的磨损宽度（3.77 mm）和深度（283 μm），这与摩擦因数和磨损量的结果一致。

Inconel 718合金和WC/Inconel 718复合材料的磨损机理如图12所示。在磨损试验开始瞬间，试样表面与对磨环接触，此时材料表面的微凸点在与对磨环的接触点处发生了对抗摩擦，导致材料出现变形或微凸点断裂等现象[21]。随着摩擦磨损的进行，摩擦副与金属表面的摩擦使得温度急剧升高，金属表面生成的氧化膜被破坏，磨屑从材料表面脱落，并进入摩擦副[22]。此时，由于添加WC颗粒后复合材料的晶粒组织比Inconel 718合金的组织更细密，涂层硬度更高，在发生磨损反应时生成的磨屑更小。如图12b所示，在发生磨损时，部分WC颗粒破碎后进入摩擦副中，起到了润滑作用。WC颗粒在激光高能量的作用下出现了熔化现象，且进入Inconel 718基体，在Inconel 718基体中充当支撑骨架，起到了弥散强化的作用[23]，形成的高硬度金属化合物能够起到阻碍晶粒边界运动的钉扎作用，有效提高了材料的硬度，硬度的提升会有效降低磨损带来的损害。此外，存在于WC颗粒边缘的界面反应层也会增强硬质相与基体相的结合强度，这在一定程度上提高了沉积层的耐磨性[24]。

图10 Inconel 718和WC/Inconel 718的摩擦磨损实验

图11 磨损后样品的三维白光干涉图

为了进一步验证Inconel 718合金和WC/Inconel 718复合材料的磨损机制，采用SEM对磨损后的试样表面和收集的磨屑进行了观测，结果如图13所示。

从图13a可以看出，Inconel 718试样表面存在许多明显的犁沟和少量黏着现象，可以确定在Inconel 718的干滑动摩擦实验中存在磨粒磨损和黏着磨损等2种形式[25]。其中，黏着磨损使得材料表面发生黏着物脱落现象，这些黏着物将继续存在于由材料表面和对磨环组成的摩擦副中，或黏附于对磨环之间，或离开摩擦副成为磨屑。脱落下来的硬质颗粒在摩擦副之间继续参与磨损实验过程，发生磨粒磨损。这些硬质颗粒与试样表面发生作用，在试样表面产生了典型的犁沟，如图13a中“白色双箭头”所示。WC/Inconel 718复合材料在磨损后的微观形貌如图13b所示。从图13b可以看出，在摩擦磨损实验后WC/Inconel 718复合材料的表面出现了少量较窄的犁沟和黏着现象，并且观测到了WC颗粒。在添加WC后，材料的犁沟变少、变窄，且黏着行为不明显。说明此时的磨损程度较浅，加入WC增强相有效地提高了材料的磨损性能。

图12 Inconel 718合金与WC/Inconel 718复合材料磨损机理

图13 Inconel 718和WC/Inconel 718磨痕和磨屑微观形貌

2种试样的磨屑形貌如图13c、d所示，可以看出，Inconel 718合金涂层的磨屑以块状和片状磨屑为主，磨屑尺寸较大，在磨屑表面能观测到细微的犁沟；添加WC后的复合材料涂层相较于Inconel 718合金涂层，其磨屑尺寸更小，以小块状为主，少部分为较大尺寸的块状。这是由于WC的加入有效地提高了材料的强度和硬度，从而减轻了磨损程度。在WC/Inconel 718复合材料的磨屑中还观测到了熔化沉积过程中没有完全熔解的WC颗粒，它们起到了一定的润滑作用，这与前面的分析结果一致。

3 结论

基于激光熔化沉积技术，成功制备了Inconel 718和WC/Inconel 718涂层，对涂层组织的演变机理、硬度和摩擦磨损机制展开了系统研究，得到如下主要结论。

1）2种涂层均无裂纹、无塌陷，与基材形成了良好的冶金结合，且WC在Inconel 718合金中分布较为均匀。XRD结果显示，Inconel 718合金的主要物相为γ−(Ni, Fe)、γ′−Ni3(Al, Ti)和 Fe3Ni2，加入WC后在复合材料中生成了AlCoCrW、CrNi15W和Cr−Ni−Fe−C等新物相。说明WC在激光的作用下会发生分解，与Inconel 718基体元素结合生成了新物相。

2）SEM结果表明，Inconel 718合金和WC/Inconel 718合金的晶粒组成主要为柱状晶、胞状晶和少量等轴晶。在同等倍数下，WC/Inconel 718复合材料的晶粒组织比Inconel 718合金的晶粒组织更加细化，大部分枝晶的生长具有一定的方向性，在有序的枝晶中存在一些垂直于一次枝晶生长方向的二次枝晶。EDS结果表明，在复合材料中观测到了W和C元素的扩散，进一步验证了WC在Inconel 718基体中的分解。

3）加入WC后，WC/Inconel 718复合材料的平均显微硬度提升了约9%，从349HV0.2提升至381HV0.2，且磨损率降至未添加WC时的65.3%，磨损机制主要为磨粒磨损和黏着磨损。说明加入WC颗粒后，WC颗粒在Inconel 718基体中充当了支撑骨架，起到了弥散强化作用，且WC颗粒在激光高能量的作用下与基体材料元素形成了高硬度的金属化合物，有效提高了材料的硬度。同时，未熔解的WC颗粒起到了表面润滑作用，降低了磨损率。

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Microstructure and Wear Performance of WC/Inconel 718 Composites by Laser Melting Deposition

1,1,21,1

(1. Laser Technology Institute, Tiangong University, Tianjin 300387, China; 2. Laboratory of Mechanics Gabriel Lamé (LaMé), University of Orleans, Orleans 45072, France)

As one of the most widely used nickel-based alloys in the aerospace field, Inconel 718 alloy has good strength and mechanical properties at high temperature and room temperature, and has been widely used in military applications, aerospace aircraft and various parts and components. However, after long-term service in harsh working environments, aircraft engine components often face problems such as blade wear, and serious failures will reduce the performance of the components, thereby affecting the service life of the components. The work aims to solve the wear failure of Inconel 718 alloy in engineering application, and explore the mechanism of WC in enhancing the wear resistance of Inconel 718 alloy. The Inconel 718 and WC/Inconel 718 coatings were prepared by laser melting deposition technology. The microstructure evolution mechanism, hardness, friction and wear properties and WC strengthening mechanism of WC composite Inconel 718 alloy were studied.

The WC/Inconel 718 composite powders were mixed uniformly by a mixer. Before the laser melting deposition experiments, the Inconel 718 and WC/Inconel 718 powders were dried in a drying oven at 110 ℃ for 2 h to remove the internal moisture. The substrate was A3 steel plate, the surface of the substrate was cleaned with sandpaper and a laser cleaning machine to remove oxides and rust on the surface to prevent affecting the experimental results. The powders and the laser enter the molten pool together through the laser working head, and were melted on the A3 steel substrate under the action of the laser. The whole cladding experiment was carried out under the protection of an argon gas chamber. The processing parameters were: the laser scanning speed was 16 mm/s, the laser power was 2 000 W, and the overlap rate was 50%. According to the metallographic preparation standards, the prepared Inconel 718 and WC/Inconel 718 cladding blocks were cut, ground and polished, and the samples were corroded with a corrosive solution of HCl: HF=1∶1, the German ZEISS-Sigma 300 field Scanning electron microscopy (SEM) was used to observe the microstructure and morphology of the cross-section of Inconel 718 alloy and WC/Inconel 718 composite, and then the equipped energy dispersive spectrometer (EDS) was used to analyze the element distribution in specific positions of the samples. The phases of Inconel 718 and WC/Inconel 718 samples were detected by D/MAX-2500 X-ray diffractometer, respectively. Using a microhardness tester (HV-1000 Vickers hardness tester) with a load of 0.2 kg and a loading time of 10 s, the cross-section of the sample was measured from the coating surface at a certain distance along the deposition direction. Friction and wear experiments were carried out on Inconel 718 alloy and WC/Inconel 718 composite specimens at room temperature using M-2000 type test block-pair grinding ring wear tester and the wear debris was collected.

The microstructure of the coatings were mainly composed of columnar crystals and cellular crystals. The phase composition of Inconel 718 alloy mainly consists of γ-(Ni, Fe), γ′-Ni3(Al, Ti) and Fe3Ni2, the phase composition of WC/Inconel 718 mainly consists of γ-(Ni, Fe), γ′-Ni3(Al, Ti), AlCoCrW, CrNi15W and Cr-Ni-Fe-C; The hardness test and friction and wear test were carried out on Inconel 718 alloy and WC/Inconel 718 composite materials. The experimental results showed that WC slightly increased the hardness of the alloy, and the wear rate was reduced to 65.3% of that of the alloy without WC. This is because the WC particles play a role of strengthening the hard particles in the Inconel 718 matrix, and the dissolution of a small amount of WC particles increases the hardness of the alloy matrix. In addition, the generated high-hardness metal compound and undissolved spherical WC particles have a pinning effect that hinders the movement of the grain boundary, which is very helpful to improve the wear performance of Inconel 718 alloy.

laser melting deposition; Inconel 718; tungsten carbide; microstructure; wear mechanism

TN249

A

1001-3660(2022)12-0329-11

10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.12.034

2022–01–16；

2022–03–21

2022-01-16；

2022-03-21

国家重点研发计划（2018YFB0407302）；国家自然科学基金（61772365）；工信部工业转型升级绿色制造项目（RZJC–XM19–004）；天津市教委科研项目（2018KJ206）

National Key Research & Development Program of China (2018YFB0407302); National Natural Science Foundation of China (61772365); The Industrial Transformation and Upgrading Funds of Ministry of Industry and Information Technology (RZJC-XM19-004); Scientific Research Program of Tianjin Municipal Education Commission (2018KJ206)

贾晓慧（1996—），女，硕士，主要研究方向为激光增材制造钛合金和镍基合金。

JIA Xiao-hui (1996-), Female, Master, Research focus: laser additive manufacturing of titanium and nickel-based alloys.

宋欣灵（1994—），女，博士生，主要研究方向为纳米材料复合镍基合金。

SONG Xin-ling (1994-), Female, Doctoral candidate, Research focus: nanomaterial composite nickel-based alloy.

雷剑波（1981—），男，博士，教授，主要研究方向为激光增材制造金属材料、表面微纳强化。

LEI Jian-bo (1981-), Male, Doctor, Professor, Research focus: laser additive manufacturing of metal materials, surface micro-nano strengthening.

贾晓慧, 胡亚宝, 宋欣灵, 等.激光熔化沉积WC复合Inconel 718合金微观组织及磨损性能[J]. 表面技术, 2022, 51(12): 329-339.

JIA Xiao-hui, HU Ya-bao, SONG Xin-ling, et al. Microstructure and Wear Performance of WC/Inconel 718 Composites by Laser Melting Deposition[J]. Surface Technology, 2022, 51(12): 329-339.

责任编辑：彭颋