激光熔覆原位合成技術在Q235鋼表面上制備了復合陶瓷顆粒增強的鐵基激光熔覆層。利用顯微硬度計、光學顯微鏡、掃描電鏡(SEM)、X射線衍射儀(XRD)以及滑動磨損試驗機等測試分析手段,系統地研究了激光熔覆層的顯微組織和性能。 本文采用同步送粉方式進行試驗,研究了激光掃描速度、激光功率、多道搭接率、保護氣體流量,載氣流量以及送粉速率對熔覆層的成形以及性能的影響。研究表明,當激光功率為2000W、掃描速度250mm/min、保護氣流量為6-7L/min、送粉速率為10g/min、搭接率為30%時,可以獲得表面成形和耐磨性良好的大面積熔覆層。 研究了合金粉末的不同組分及添加量對熔覆層組織及性能的影響。試驗表明,鈦鐵、鉬鐵、碳化硼可以通過原位反應在熔覆層中生成大量的碳化物顆粒,從而起到顆粒增強的作用。但是,這些成分加入超過壹定量時,生成的陶瓷顆粒過多,增加了熔體的黏度,從而導致熔覆層成形變差,甚至出現夾雜、裂紋、塗層易剝落等現象。鈦鐵與鉬鐵的加入可以和碳化硼反應生成TiB2,TiC以及MoC等陶瓷顆粒,有效地增強了塗層的耐磨性。高鎳鐵基合金粉末中含有大量的Ni、Cr、及少量的Mo、C,使得塗層中生成了壹些Cr7C3等碳化物,壹部分Mo和Cr元素固溶於基體中,對熔覆層起到固溶強化的作用。 采用鈦鐵(含鈦30%)、鉬鐵(含鉬60%)、B4C、高鎳鐵基合金混合粉末,在Q235基體上熔覆壹層耐磨塗層,制備出了TiB2,TiC、MoC以及B4C復合顆粒增強的Fe基熔覆層,表面成形較好,內部無夾渣、裂紋等缺陷。組織致密,硬質相呈均勻彌散分布。復合相熔覆層的磨損機制主要為顯微切削和粘著磨損。由於熔覆層具有較高的平均顯微硬度(1100HV0.3左右),使得熔覆層在磨損過程中難於發生塑性變形,因而具有優異的耐磨性能。在相同的試驗條件下,復合塗層的磨損失重約為Q235的1/25。即熔覆層的耐磨性約為Q235的25倍。
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