磁场辅助激光熔覆制备Ni60CuMoW复合涂层.pdfVIP

第24卷第12期 强 激 光 与 粒 子 束 V01．24，No．12 2012年12月 HIGHPoWERLASERANDPARTICLEBEAMS Dec．，2012 文章编号： 1001—4322(2012)12-2901—05 刘洪喜， 纪升伟， 蒋业华， 张晓伟， 王传琦 (昆明理工大学材料科学与工程学院，昆明650093) 摘要： XRD等表征手段对涂层进行了微观组织和物相分析，利用维氏硬度计测试了复合涂层截面的显微硬度分布， 通过摩擦磨损实验和电化学测试系统研究了复合涂层的磨损性能和耐腐蚀性能。研究结果表明：涂层主要由 了一Ni，Cu)固溶体、硅化物和硼化物组成，Cr3Si晶粒细化且均匀致密；磁场辅助作用下，激光熔覆涂层平均显微 硬度达到913HV。，为无磁场辅助涂层的1．5倍，磨损失重仅为无磁场涂层的36％，自腐蚀电位上升了100 mV，腐蚀电流密度降低了70％，耐磨耐蚀性能得到了显著改善。 关键词：激光熔覆；复合涂层； 磁场；微观组织；力学性能 中图分类号： 156．99 文献标志码： A doi：10．3788／HPLP2901 激光熔覆是以高能密度激光束为热源，在基材表面熔覆一层与基材具有完全不同成分和性能合金涂层的 表面改性技术[1]，可以在基材表面获得具有优异力学性能和耐磨、耐蚀性能的表面改性涂层L2咱j，以达到局部修 复或整体强化基材的目的，进而提高其使用寿命和表面综合性能[7。1…。但激光熔覆过程中，熔覆层内裂纹控制 是非常棘手的问题，国内外的大量研究表明，熔覆层中的残余应力是引起裂纹的主要原因[H13]。近年来研究表 明，随着磁控技术的不断发展，通过电磁搅拌作用，可以改变凝固结晶方向、细化晶粒组织、减少或消除裂纹的 分析了磁场条件对激光熔覆层凝固结晶微观组织结构、摩擦磨损性能和耐腐蚀性能的影响，以期为磁场辅助作 用下激光熔覆复合涂层微观形貌的改善及其表面综合性能的进一步优化提供理论基础和实验依据。 1 实验方法 mm× 基材为Q235钢，激光熔覆前机加工成100 40mm×6 mm的试样，表面经除锈、除油、打磨处理 后，再用丙酮清洗。熔覆层材料为Ni60CuMoW合金 粉末，其粒度为50～100肚Ill。自制磁场装置如图1所 示，磁场方向垂直于激光熔覆扫描方向。采用交流电激 磁，被熔覆试样放置在线圈中间。 激光熔覆单道Ni60CuMoW复合涂层在GS-TFI．一 Schematicof fietdandlaser 6000型横流多模CO。激光器上完成，经工艺优化后的 Fig．1 magnetic cladding 参数为：激磁电流7A，激光功率3．5kW，扫描速度250 图l磁场辅助激光熔覆示意图 mm／min，离焦量60mm，光斑直径6mm，同步送粉的 送粉量30g／min。熔覆前粉末置于干燥箱中，100℃下烘干2h。熔覆过程中连续通氩气保护熔池，以防止熔 池内液态金属被氧化，气流量10L／h。 mm×10ITlm×6 激光熔覆后，沿垂直于激光扫描方向切取金相试样，尺寸为10 mm，经打磨抛光后用王 对涂层进行显微组织观察和物相分析；借助HVS一1000A型微氏硬度计测试涂层截面的显微硬度分布，载荷5 mm×6 N，持续时间15S。磨损实验在MMU一5G型屏显式高温摩擦磨损试验机上完成，试样尺寸士4 mm。对 mm×5 磨副为GCrl5钢，尺寸q,43 mm，载荷300N，转速100r／min，加载时问60min。试验前后把试样浸入 *收稿日期：2012-0i-30；修订日期：2012-03—20