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真空 ›› 2026, Vol. 63 ›› Issue (4): 81-88.doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2026.04.12

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真空度对316L激光熔覆涂层微观组织与性能的影响*

王毓1, 李欣2, 边培莹1, 叶芳霞1, 任盼盼1, 郭世忠1   

  1. 1.西安文理学院智能制造学院,陕西省表面工程与再制造重点实验室,西安市智能增材制造重点实验室,陕西 西安 710065;
    2.西安工业大学,材料与化工学院,陕西 西安 710021
  • 收稿日期:2026-01-12 发布日期:2026-07-27
  • 作者简介:王毓（1982-）,女,陕西宝鸡人,博士,讲师。
  • 基金资助:
    *陕西省教育厅一般专项科学研究计划项目（24JK0624）; 西安市科技计划项目（25FWQY01,25FWQY02）

Effect of Vacuum Degree on the Microstructure and Properties of Laser-Cladded 316L Stainless Steel Coatings

WANG Yu1, LI Xin2, BIAN Peiying1, YE Fangxia1, REN Panpan1, GUO Shizhong1   

  1. 1. Shaanxi Key Laboratory of Surface Engineering and Remanufacturing, Xi'an Key Laboratory of Intelligent Additive Manufacturing, College of Intelligent Manufacturing, Xi'an University, Xi'an 710065, China;
    2. School of Material and Chemical Engineering, Xi'an Technological University, Xi'an 710021, China
  • Received:2026-01-12 Published:2026-07-27

摘要： 为抑制大气激光熔覆导致的涂层氧化缺陷,本研究采用真空激光熔覆技术制备316L不锈钢涂层,系统探究了真空度（由低至高）对涂层微观组织与性能的影响。结果表明,随着真空度提升（氧含量降低）,涂层中氧化物夹杂显著减少,晶粒得到明显细化：一次枝晶间距由大气环境下的14.52 μm降低至高真空条件下（10-1 Pa）的5.84 μm。与此同时,涂层气孔率由常压条件下的2.85%显著下降至0.12%,裂纹密度随真空度升高持续降低,并在10-1 Pa条件下趋近于零。得益于组织净化与晶粒细化的协同作用,涂层的显微组织完整性显著改善,为其力学性能与耐服役性能的提升奠定了结构基础。本研究证实调控真空度是提升激光熔覆涂层质量的有效途径,为高性能涂层的真空制备提供了依据。

关键词: 真空激光熔覆, 真空度, 316L不锈钢, 微观组织, 性能

Abstract: To suppress oxidation defects induced by laser cladding under atmospheric conditions, vacuum laser cladding was employed to fabricate 316L stainless steel coatings. The effects of vacuum degree (from low to high) on the microstructure and properties of the coatings were systematically investigated. The results indicated that with increasing vacuum degree (i.e., decreasing oxygen content), oxide inclusions in the coatings are significantly reduced and the grains are markedly refined: the primary dendrite arm spacing decreases from 14.52 μm under atmospheric conditions to 5.84 μm at a high vacuum level of 10-1 Pa. Meanwhile, the porosity of the coating was reduced from 2.85% at atmospheric environment to 0.12%, and the crack density continuously decreased with increasing vacuum degree, approaching zero at 10-1 Pa. Owing to the synergistic effects of microstructural purification and grain refinement, the microstructural integrity of the coatings is significantly improved, providing a structural basis for the enhancement of mechanical performance and service durability. This study demonstrates that controlling the vacuum degree is an effective approach to optimizing the quality of laser-cladded coatings and provides a reference for the vacuum fabrication of high-performance coatings.

Key words: vacuum laser cladding, vacuum degree, 316L stainless steel, microstructure, properties

中图分类号:  TG174.4

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