2024年5月27日发(作者：郸念瑶)
3.1 XRD结果与分析
3.1.1 Co基合金喷焊层XRD分析
图3.1为Co基等离子喷焊层的XRD图谱。由图3.1可知，Co基合金喷
焊层的相结构为γ-Co、Cr
23
C
6
、Cr
7
C
3
和(Cr，Fe)
7
C
3
。γ-Co仅在421 °C以上
稳定存在，低于此温度即转变为向稳定的hcp点阵。室温条件下，平衡凝
固的Co基固溶体是hcp点阵。由于钴基合金粉末中含有一定量的Ni，而且
Ni有稳定fcc点阵的作用；另外，等离子喷焊为快速凝固过程，高温状态
γ-Co相在快速凝固冷却过程中来不及发生相的转变，故在喷焊层中，Co
以面心立方的γ-Co固溶体组织存在，可以推断其中还有固溶有Cr，Ni和
W等元素
[24, 25]
。
图3.1 Co基等离子喷焊层的XRD图谱
由于合金粉末中含有大量的Cr元素，Cr是中强碳化物形成元素。含
量较高时主要和C 结合形成碳化物Cr
7
C
3
和Cr
23
C
6
。由于Fe和Cr同处于元
素周期表的第III副族，而且原子半径相近，Cr的碳化物中的部分Cr可以
被 Fe 取代，形成M
7
C
3
(M=Cr，Fe)型初生碳化物，并且在随后的凝固过
程中，会有可能转化为稳定性更好的Cr
23
C
6
型碳化物，形成以γ-(Co, Ni)
和Cr
23
C
6
组成的共晶组织
[26]
。
其它合金元素含量较低，大部分以固溶体的形式存在于喷焊层中。
3.1.2 加入5 %的Cr
3
C
2
喷焊层XRD分析
图3.2是Co基中加入5 %的Cr
3
C
2
的等离子喷焊层的XRD图谱。由图
3.2可知，喷焊层的相结构为γ-Co、Cr
23
C
6
和Cr
7
C
3
相，在Co基喷焊层中
加入Cr
3
C
2
后，Cr
3
C
2
在等离子弧的作用下分解出Cr、C元素，增加了熔池
中C、Cr的含量，使Cr/C的值降低，喷焊层中富含Cr、C区域易于形成亚
稳定的Cr
7
C
3
，从此不难得出Cr
23
C
6
生成量降低
[20]
。
图3.2 5 %的Cr
3
C
2
的等离子喷焊层的XRD图谱
3.1.3 加入10 %的Cr
3
C
2
喷焊层XRD分析
图3.3是Co基中加入10% 的Cr
3
C
2
的等离子喷焊层的XRD图谱。由图
3.3可知，喷焊层的相结构为γ-Co、Cr
23
C
6
、Cr
7
C
3
和Cr
3
C
2
相，在Co基喷
焊层中继续增加Cr
3
C
2
的量，随着Cr
3
C
2
的加入量的增大，由于Cr
3
C
2
过
量，一部分Cr
3
C
2
在熔池中溶解，一部分以未熔的Cr
3
C
2
形式保留下来，
即X射线衍射检测出Cr
3
C
2
化合物。图3.2中未检测出未熔的Cr
3
C
2
，主要是
因为喷焊过程中Cr
3
C
2
颗粒全部被熔解或者是含量极低，再加上检测面选
择的随意性，所以图3.2中没有检测出Cr
3
C
2
。
图3.3 10 %的Cr
3
C
2
的等离子喷焊层的XRD图谱
3.1.4 加入20 %的Cr
3
C
2
喷焊层XRD分析
图3.4是Co基中加入20 %的Cr
3
C
2
的等离子喷焊层XRD图谱。由图3.4
可知，喷焊层的相结构为γ-Co、Cr
23
C
6
、Cr
7
C
3
和Cr
3
C
2
相。加入20 % 的
Cr
3
C
2
，涂层中的Cr/C值降低了，使涂层生成硬度极高的碳铬化合物相
Cr
7
C
3
，随着Cr
3
C
2
加入量的增加，涂层中开始出现大量未熔的Cr
3
C
2
，这
些碳铬化合物相的增加有利于涂层性能的改善。
图3.4 20 %的Cr
3
C
2
的等离子喷焊层的XRD图谱
2024年5月27日发(作者：郸念瑶)
3.1 XRD结果与分析
3.1.1 Co基合金喷焊层XRD分析
图3.1为Co基等离子喷焊层的XRD图谱。由图3.1可知，Co基合金喷
焊层的相结构为γ-Co、Cr
23
C
6
、Cr
7
C
3
和(Cr，Fe)
7
C
3
。γ-Co仅在421 °C以上
稳定存在，低于此温度即转变为向稳定的hcp点阵。室温条件下，平衡凝
固的Co基固溶体是hcp点阵。由于钴基合金粉末中含有一定量的Ni，而且
Ni有稳定fcc点阵的作用；另外，等离子喷焊为快速凝固过程，高温状态
γ-Co相在快速凝固冷却过程中来不及发生相的转变，故在喷焊层中，Co
以面心立方的γ-Co固溶体组织存在，可以推断其中还有固溶有Cr，Ni和
W等元素
[24, 25]
。
图3.1 Co基等离子喷焊层的XRD图谱
由于合金粉末中含有大量的Cr元素，Cr是中强碳化物形成元素。含
量较高时主要和C 结合形成碳化物Cr
7
C
3
和Cr
23
C
6
。由于Fe和Cr同处于元
素周期表的第III副族，而且原子半径相近，Cr的碳化物中的部分Cr可以
被 Fe 取代，形成M
7
C
3
(M=Cr，Fe)型初生碳化物，并且在随后的凝固过
程中，会有可能转化为稳定性更好的Cr
23
C
6
型碳化物，形成以γ-(Co, Ni)
和Cr
23
C
6
组成的共晶组织
[26]
。
其它合金元素含量较低，大部分以固溶体的形式存在于喷焊层中。
3.1.2 加入5 %的Cr
3
C
2
喷焊层XRD分析
图3.2是Co基中加入5 %的Cr
3
C
2
的等离子喷焊层的XRD图谱。由图
3.2可知，喷焊层的相结构为γ-Co、Cr
23
C
6
和Cr
7
C
3
相，在Co基喷焊层中
加入Cr
3
C
2
后，Cr
3
C
2
在等离子弧的作用下分解出Cr、C元素，增加了熔池
中C、Cr的含量，使Cr/C的值降低，喷焊层中富含Cr、C区域易于形成亚
稳定的Cr
7
C
3
，从此不难得出Cr
23
C
6
生成量降低
[20]
。
图3.2 5 %的Cr
3
C
2
的等离子喷焊层的XRD图谱
3.1.3 加入10 %的Cr
3
C
2
喷焊层XRD分析
图3.3是Co基中加入10% 的Cr
3
C
2
的等离子喷焊层的XRD图谱。由图
3.3可知，喷焊层的相结构为γ-Co、Cr
23
C
6
、Cr
7
C
3
和Cr
3
C
2
相，在Co基喷
焊层中继续增加Cr
3
C
2
的量，随着Cr
3
C
2
的加入量的增大，由于Cr
3
C
2
过
量，一部分Cr
3
C
2
在熔池中溶解，一部分以未熔的Cr
3
C
2
形式保留下来，
即X射线衍射检测出Cr
3
C
2
化合物。图3.2中未检测出未熔的Cr
3
C
2
，主要是
因为喷焊过程中Cr
3
C
2
颗粒全部被熔解或者是含量极低，再加上检测面选
择的随意性，所以图3.2中没有检测出Cr
3
C
2
。
图3.3 10 %的Cr
3
C
2
的等离子喷焊层的XRD图谱
3.1.4 加入20 %的Cr
3
C
2
喷焊层XRD分析
图3.4是Co基中加入20 %的Cr
3
C
2
的等离子喷焊层XRD图谱。由图3.4
可知，喷焊层的相结构为γ-Co、Cr
23
C
6
、Cr
7
C
3
和Cr
3
C
2
相。加入20 % 的
Cr
3
C
2
，涂层中的Cr/C值降低了，使涂层生成硬度极高的碳铬化合物相
Cr
7
C
3
，随着Cr
3
C
2
加入量的增加，涂层中开始出现大量未熔的Cr
3
C
2
，这
些碳铬化合物相的增加有利于涂层性能的改善。
图3.4 20 %的Cr
3
C
2
的等离子喷焊层的XRD图谱