图1 为激光熔覆C1、C2 与M1 熔覆层的截面形貌。由图1 可知，激光熔覆层截面均由3 个区域构成，由表及里分别为Mo2NiB2 熔覆层、过渡区和45#钢基材。其中，在Mo2NiB2 熔覆层内有较多的白亮相与灰色相，而过渡区内几乎都为灰色相，无较大白亮相。在熔覆层中，白亮相偏向于中间区域集中，在表层与底层数量相对较少。这是由于在激光熔覆过程中，先结晶白亮相在激光熔池对流与重力场的共同作用下发生下沉，使得白亮相向熔覆层内部聚集，同时在45#钢熔融稀释作用下，使得熔覆层下层中白亮相含量降低，以致形成中心聚集白亮相的组织结构。图1d 为C2 熔覆层A 区域的放大图，可知白亮相呈现不同的形貌（多边形颗粒状与长条树枝状），其由激光熔池中凝固形状控制因子演变所致。
图 1 Mo2NiB2 熔覆层的截面SEM 形貌
对图 1d 中的白亮相（point 1）与灰色相（point 2）进行EDS 成分分析，结果如图2 与表1 所示。由图2a 可知，白亮相中Mo 元素的EDS 峰值最高，其对应的原子数分数为37.74%，而Ni、Cr、Fe 元素峰值相对较低，其对应的原子数分数分别为25.34%、6.51%与20.87%。从表2 还可知，白亮相中B 元素的原子数分数为9.13%，而C 元素含量很低。因此，可以推断白亮相为Mo2NiB2 相，其中Ni 的原子位置可由Cr、Fe 原子置换，Fe 元素来源于45#钢基材的熔融稀释。从图2b 与表2 中point 2 元素含量可知，Mo、B 元素在灰色相中的含量较低，而Ni、Fe 元素含量增加，说明灰色相主要为{FeNi}合金相，且含有部分Mo、Cr 元素，起到粘结相的角色。另外，灰色相中仍有较高含量的C、Cr，可能是熔覆层中所添加的Cr7C3 相。
图 2 Point 1 与Point 2 的EDS 图谱
表 1 Point 1 与Point 2 的成分组成
表 2 动电位极化曲线与Nyquist 图得到的腐蚀参数
为进一步表征 Cr7C3 相在熔覆层中的分布状况，对C2 熔覆层局部进行SEM 与元素分布表征，如图3所示。在图3a 中可发现，除白亮相与灰色相外，熔覆层中还存在暗灰色相，其沿白亮相边界分布于灰色相内。通过元素分布可知，该暗灰色相为Cr 与C的聚集区域，可推断其为Cr7C3 碳化物，进而可解释图2b 与表1 中Point 2 成分中较高含量Cr 与C 元素的原因。另外，白亮相与灰色相的元素分布状况与图2、表1 的分析结果一致，进一步说明白亮相为Cr与Fe 掺杂的Mo2NiB2 相，而灰色相主要为{FeNi}合金相。
图 3 C2 试样的截面EDS 元素分布图
图 4 为Mo2NiB2 熔覆层的XRD 图谱。由图4 可知，Cr7C3 的添加与激光扫描速度对Mo2NiB2 熔覆层的物相构成产生了较大影响。如图4a 与图4b 所示，四方晶系结构的Mo2NiB2 相、Cr7C3 相与{FeNi}相在C1 与C2 试样中都被检测到，其验证了SEM 与EDS的分析结果。在图4c 中，由于未添加Cr7C3 颗粒使得熔覆层中只出现了四方晶系结构的Mo2NiB2 相与{FeNi}相。另外，如图4b 与图4c 所示，在C2 与M1试样中，Mo2NiB2 相的衍射峰强度明显高于图4a 的C1 试样，说明C2 与M1 试样中含有更高体积分数的Mo2NiB2 相。这主要是因为较低的激光扫描速度使得激光熔池的温度更高，熔池内对流更强烈，进而致使45#钢熔融对Mo2NiB2 熔覆层有更高的稀释率，造成C1 熔覆层中Mo2NiB2 相体积分数的降低。
图 4 Mo2NiB2 熔覆层的XRD 图谱
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