激光熔覆复合涂层的耐磨性分析.docx
《激光熔覆复合涂层的耐磨性分析.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《激光熔覆复合涂层的耐磨性分析.docx(16页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、激光熔覆复合涂层的耐磨性分析摘要:采用预置粉末法,在钢外表进行激光熔覆镍基陶瓷涂层的实验研究。使用往复式磨损试验机对不同涂层材料的熔覆层进行干摩擦磨损实验,利用金相显微镜,扫描电镜观察和分析熔覆层的显微组织与磨损形貌。结果表明:在重载干滑动摩擦条件下,基复合涂层耐磨性得到显著提高;当复合粉末含量为质量分数时,熔覆层耐磨性最佳;熔覆层的磨损机制以磨粒磨损为主,同时伴有黏着磨损特征,且随着含量的增加,黏着磨损的特征愈加明显。关键词:激光熔覆;基复合涂层;耐磨性;强化机理激光熔覆是一种新兴的材料外表改性技术,涉及材料、光电、物理、化学和冶金等多学科领域,是诸多学科聚集综合应用的典型代表。在较低成本的
2、金属材料基体上制备组织细化、稀释率低、变形量小且与基体冶金结合的外表激光熔覆层,能够显著改善金属基材的外表综合性能,提高使用寿命,节约稀有贵金属材料,有效提高资源的利用率,。激光熔覆金属陶瓷涂层的本质是将金属材料良好的强韧性和工艺性与陶瓷材料优异的耐磨、耐蚀、耐高温和抗氧化特性有机地结合起来,极大地提高金属外表的强化效果。在廉价金属基体外表制备以为加强相的复合涂层,降低成本的同时能显著提高外表硬度且具备优异的耐磨性能。研究表明,在激光熔覆经过中会完全分解,而分解出来的,与,等生成的新的硬质相或者共晶产物可起到加强作用,因而也能到达加强熔覆层力学性能的效果。目前对溶解机制和熔覆层加强机理尚缺乏系
3、统的研究,为此,本工作选择陶瓷颗粒作为复合涂层的硬质加强相,通过激光熔覆技术在钢基体上制备加强基复合涂层,并进行了物相分析和耐磨性测试,系统研究了最优工艺参数下不同含量与不同黏结相对复合涂层耐磨性的影响。实验材料与方法实验材料熔覆材料为镍基自熔性合金粉末和的复合粉末,其中的质量分数为,另外设置和纯作为比照实验。粉末粒度为目,纯度,粉末粒度为目,其化学成分见表。基体材料为钢,将基体钢板线切割成的试样,用干磨砂纸打磨待熔覆外表,使之平整,并用无水乙醇和丙酮溶液清洗试样以去除外表的油污、铁锈等杂质。实验方法熔覆前将粉末充分研磨均匀,使用有机黏结剂水溶液,质量分数,下同调匀后涂覆在试样外表,预置涂层厚
4、度左右,待自然枯燥后采用型大功率光纤激光加工系统进行熔覆实验,通氩气保护,采用正交实验优化工艺参数。为综合考虑激光功率和扫描速率对涂层构成的影响,引入参数激光功率密度,为光斑直径。多道搭接采用正交实验优化后的工艺参数:激光功率为,扫描速率为,光斑直径,保护气体流速。使用往复式磨损试验机对熔覆试样进行磨损实验,试验机工作原理如图所示。由于熔覆层外表不完全平整,磨损实验需要磨头与磨损面完全接触,因而实验前须用磨床磨平磨损面。磨头压力,试样预磨万转后开场正式磨损,每磨损万转,用精度为的电子天平对试样进行次称重,共磨损万转。实验结果与分析微观组织采用节所述优化的工艺参数制备无裂纹、无气孔、外表平整、与
5、基体之间具有良好冶金结合的成形较好的熔覆层图插图所示。陶瓷加强基复合涂层的组织形态主要受熔池中结晶界面处温度梯度和凝固速率的共同影响与控制。紧靠基体生长的结合区呈亮白色的平面晶组织,平面晶由熔覆材料与基体材料之间的原子扩散而构成;远离结合区的熔覆层底部,具有典型的快速定向凝固枝晶组织的特征,主要为逆热流方向生长的柱状晶。对的涂层进行成分分析以及物相检测,结果分别如表和图所示。由成分分析和物相分析可推断,枝晶构造为固溶有元素和少量,元素的,固溶体,枝晶间的共晶组织主要由,固溶体、碳化物以及偏聚的,等化合物组成,元素也知足由原子扩散引起的元素分布规律。耐磨性实验结果搭接试样外表形貌如图所示,对于复
6、合粉末,当不添加时,搭接试样外表凹凸不平现象较严重,这是由于合金具有良好的自熔性,熔覆后流动性较好;但多道搭接制备大面积涂层时,搭接区中的前道涂层再次受热,熔化后流动与下道熔融态涂层互相干扰,冷凝后呈波纹状,随着含量的增加,流动性降低,搭接试样外表成型质量逐步好转;此外,纯复合涂层搭接试样的外表形貌要优于搭接试样。使用线切割机从搭接试样上截取出磨损试样,并进行预磨损加工处理,处理后的磨损试样如图所示。图为不同含量的磨损试样磨损失重量与摩擦次数的关系直方图。在进行万转磨损实验后,基材失重量高达,熔覆层的磨损失重量为,仅为基材失重量的,熔覆层的磨损失重量明显低于基体材料,由于基材对磨头磨损较大,对
7、基体材料只进行第次万转磨损;磨损实验进行到万转时,各熔覆层中的磨损失重量最大,为,熔覆层的磨损失重量最小,仅有;从图还能够看出基复合涂层的耐磨性随着含量的增加先增大后减小,当含量为时耐磨性到达最佳,随后含量增加到时复合涂层耐磨性减小。图所示为和纯复合涂层的磨损失重直方图。磨损万转时,纯熔覆层磨损失重量为,是熔覆层磨损失重量的倍,所以熔覆层的耐磨性比纯熔覆层的好。磨损形貌及机理分析基材与熔覆层磨损分析图为基体与熔覆层磨损形貌,能够看出基体和合金熔覆层外表都有明显的摩擦划痕,通过摩擦划痕的深度和宽度能够大致判定试样的磨损程度,基体的磨痕宽度和深度都要比合金熔覆层大得多,能够断定熔覆层耐磨性能较基体
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 激光 复合 涂层 耐磨性 分析
限制150内