激光熔覆Ni—Cr3C2复合涂层工艺.pdfVIP

维普资讯 大 庆 石 油 学 院 学 报 第 29卷 第 1期 2005年 2月 JOURNAlOFDAQ1NG PETROlEUM INS]’ITUTE Vo1．29 No．1 Feb ． 2005 激光熔覆Ni—Cr3C2复合涂层工艺 张大伟 ，张新平 ，毕凤琴 (1．温州大学 工业工程学院。浙江 温州 325035； 2．大庆石油学院 机械科学与工程学院。黑龙江 大庆 163318) 摘 要：考察了比能对激光熔覆 Ni+w(CraCz)为5O 的复合涂层宏观尺寸的影响以及激光工艺参数中扫描速度 ys、激光功率P、预置涂层厚度 ，、比能与复合涂层稀释率之间的变化规律．试验结果表明：复合涂层宏观尺寸除受涂层本 身材料因素制约外，还取决于激光工艺参数以及它们的综合作用；激光工艺参数和粉末预置厚度对激光涂层 的稀释率有 一 定的影响．其中以y 和P的影响较大． 关 键 词 ：激光熔覆 ；Ni—CrC2复合涂层 ；熔覆工艺 ；稀释率 中图分类号 ：TN249 文献标识码：A 文章编号 ：lOOO一189l(2005)0l一010l—O3 0 引言 激光熔覆技术可改变金属或合金表面层的组织和成分，提高金属零部件 的使用寿命 ]．由于涂层 与基材呈原子冶金结合，其工程处理厚度在毫米量级，适合于油田恶劣工况条件下工作的钻采设备零部件 的表面处理．激光金属陶瓷复合涂层可赋予金属部件各种新的使用功能，而陶瓷粒子的添加不仅改变复 合涂层的成分和熔点，同时也改变激光熔池的传热、传质条件，导致激光涂层的宏观尺寸、稀释率以及组织 性能发生相应变化．选择Ni基合金与Cr。C。陶瓷粒子作为涂层材料，考察激光工艺参数及其综合作用对 涂层的宏观尺寸 、稀释率等的影响规律，为激光熔覆技术的实际应用提供依据． 1 试验材料与方法 试验基材为热轧态 45钢，其化学成分： (C)=0．43。 (Mn)一0．52， (Si)=0．22， (S)一0．02， (P)：0．01，其余为 Fe．选择 Ni基合金和Ni～Cr包覆的CrC。粒子作为涂层材料，其粉末与粒子直径 分别为 10～30 m和20～50 m．Ni基合金化学成分 ： (C)=1．0， (Cr)=17．0． (Fe)5．0， (Si)一 4．0， (B)=3．5，其余为 Ni；CrC2／(Ni—Cr)的构成 ： (Cr)=20， (c)=10， (Cr3C：)一70．试样尺寸： 60mm×10mm×10mm，试样熔覆表面经磨削加工，粗糙度Ra一0．2 m，预置涂层前将试样表面用无水 乙醇和丙酮清洗． 在横流 2kw CO 激光器上进行工艺试验，选择激光 功率 P为 1．2～1．9kw，光斑直径D为2～6mm，扫描速 度 为 2．5～8．0mm ·s-。．激光熔覆层的断面几何形 状见图l，给出其堆积高度 H、母材熔深h、熔道宽度w 及 涂层湿润角 的定义．湿润角 通过低倍金相照片作切线 后用量角器量出．稀释率是指涂层成分因熔化 的基材元 素混入而发生变化的程度，可通过测量涂层中元素的平均 图 l 激光熔覆 区几何形状 变化反映，也可以通过测量涂层的截面积计算．试验的稀 释率计算公式见文献[53． 收稿 日期：2()(]3一o9—06；审稿人：戴 光；编辑 ：任志平 作者简介 ：张大伟 (1954一)．男。博士．教授．主要从事激光加工及表面改性研究 维普资讯 大 庆 石 油 学 院 学 报 第 29卷 2005年 2 结果与讨论