激光亞微米陶瓷合金化涂層的組織及性能研究.pdf

1、本課題采用CO2 激光器，以球墨鑄鐵作為基材，制備新型涂層材料進行合金化實驗。研究激光合金化合適的工藝參數(shù)和影響因素，并自主研制開發(fā)激光合金化涂料，以達到理想的強化效果。利用掃描電子顯微鏡(SEM)，EDAX能譜儀(EDS)、X射線衍射儀(XRD)以及高分辨透射電鏡(TEM)等分析測試手段對合金化層的顯微組織和物相構(gòu)成進行了分析，并對合金化層進行了硬度和摩擦性能測試。
　　 采用牌號HG03的新型涂料，改變激光掃描速度(400m

2、m/min-1000 mm/min)對球墨鑄鐵進行激光合金化實驗，研究在涂層材料一定的條件下，激光掃描速度對合金化層組織及性能的影響。發(fā)現(xiàn)隨著激光掃描速度的增加，合金化層組織逐漸致密細化，枝晶間距減小，合金化層的硬度和耐磨性也隨著提高。在本實驗條件下，當激光功率P=3kw，光斑直徑D=5mm時，激光掃描速度以1000 mm/min為宜，所得到的激光合金化層性能較好。
　　 在激光加工工藝參數(shù)一定的條件下，采用牌號HG03、HG0

3、1、TH2A、AY涂料進行激光合金化實驗，發(fā)現(xiàn)HG系列和TH2A 涂料制備的激光合金化層表面較為平整，而AY涂料制備的合金化層表面形貌則較差。且HG系列涂料制備的合金化層硬度和耐磨性都較好。在HG01涂料基礎(chǔ)上研發(fā)的HG03 涂料合金化層擁有最小的摩擦系數(shù)和最低的磨損量，表現(xiàn)出優(yōu)異的摩擦磨損性能，磨損率最小僅為基材球墨鑄鐵磨損率的1/9。
　　 新型碳化物的加入使合金化層的顯微硬度和耐磨性都得到顯著提高。其中陶瓷硬質(zhì)相含量為0[

4、％]的合金化層磨損量明顯大于含量為20[％]、30[％]、40[％]的合金化層，但隨著陶瓷硬質(zhì)相含量的增加，磨損量變化不明顯，陶瓷硬質(zhì)相含量為20[％]、30[％]、40[％]的激光合金化試樣磨損率都近似基材球鐵磨損率的1/10。
　　 HG系列新型涂料在水鋼和唐山加工站進行實際應(yīng)用檢測。水鋼螺紋鋼軋輥使用HG03型合金化涂料進行加工后，初軋和中軋的壽命提高了120[％]。采用HG03 涂料在唐山加工站對H型鋼進行激光表面合金化