利用高功率光纖激光熔覆設(shè)備,在Q235A鋼表面制備了CaF₂/Ni60復(fù)合涂層。采用著色滲透探傷法研究了激光掃描速度和CaF₂對涂層的裂紋敏感性的影響,并利用顯微硬度計和摩擦磨損機考察了CaF₂對復(fù)合涂層顯微硬度和耐磨性能的影響。結(jié)果表明,激光掃描速度和CaF₂與涂層裂紋敏感性密切相關(guān),隨著掃描速度的增大,涂層表面裂紋敏感性增大;隨著CaF₂比例的增加,熔覆層表面的裂紋數(shù)量先減少后增加,當(dāng)w（CaF₂）=6.0%時,激光熔覆層表面未出現(xiàn)裂紋;CaF₂粉末改善了熔池的流動性,使組織分布較均勻,顯微硬度波動性減小,當(dāng)w（CaF₂）=6.0%時,涂層平均硬度為875 HV0.3,約為基體硬度的5.3倍。Q235A基體的平均體積磨損量是Ni60+6.0%CaF₂涂層的4.7倍,提高了涂層的耐磨性。 

【文章來源】：應(yīng)用激光. 2017,37(01)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

圖１激光熔覆裝置Ｆｉｇ．１Ｌａｓｅｒｃｌａｄｄｉｎｇｅｑｕｉｐｍｅｎｔ

ｃｏｍｐｏｎｅｎｔＡＢＣＤＥＦＧＮｉ６０１００９９９８９７９４９２．５９１．５ＣａＦ２０１２３６７．５８．５２結(jié)果與分析２．１激光掃描速度和ＣａＦ２粉末對Ｎｉ６０Ａ涂層裂紋敏感性的影響２．１．１激光掃描速度對Ｎｉ６０Ａ涂層裂紋敏感性的影響裂紋的產(chǎn)生和開裂行為是熔化凝固過程中產(chǎn)生的應(yīng)力和應(yīng)變與相應(yīng)組織的強度及韌性之間動態(tài)作用的結(jié)果［４］。激光熔覆過程中，涂層表面處于快速加熱和快速冷卻的狀態(tài)，極易在熱應(yīng)力和組織應(yīng)力作用下產(chǎn)生裂紋［９］。圖２為激光掃描速度和Ｎｉ６０Ａ涂層表面裂紋數(shù)量的關(guān)系曲線圖。從圖中可以看出，涂層表面裂紋數(shù)量隨著激光掃描速度的增加而增加。掃描速度從２ｍｍ／ｓ增加到６ｍｍ／ｓ，裂紋數(shù)量從２條增加至１０條。分析其原因，在其他工藝參數(shù)不變的條件下，一方面，激光掃描速度增加，熔池凝固速率增加，其深度方向的溫度梯度增大，由此產(chǎn)生的熱應(yīng)力增大，裂紋數(shù)增多；另一方面，激光掃描速度增大，相對于激光輸入能量減少，合金粉末難以吸收足夠的能量熔化，使已結(jié)晶的熔覆層與未熔化的合金粉末的熔融出現(xiàn)間斷現(xiàn)象［１０］。圖２不同激光掃描速度下熔覆層表面裂紋數(shù)量圖Ｆｉｇ．２ＴｈｅａｍｏｕｎｔｓｏｆｃｒａｃｋｏｆＮｉ６０ｃｏａｔｉｎｇｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌａｓｅｒｓｃａｎｎｉｎｇｓｐｅｅｄｓ２．１．２ＣａＦ２對Ｎｉ６０Ａ涂層裂紋敏感性的影響已有研究結(jié)果表明［１１］，低熔點夾雜物（Ｓｉ、Ｓ、Ｃ）在熔池凝固過程中，會附在粗大硬質(zhì)相的晶界上形成液膜，這些液膜冷卻收縮時或發(fā)生破裂形成氣孔，成為裂紋源。裂紋在晶界形核，并向熔

圖３不同ＣａＦ２配比下熔覆層表面裂紋數(shù)Ｆｉｇ．３ＴｈｅａｍｏｕｎｔｓｏｆｃｒａｃｋｏｆｃｌａｄｄｉｎｇｌａｙｅｒｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔＣａＦ２ｒａｔｉｏ２．２ＣａＦ２對Ｎｉ６０涂層力學(xué)性能的影響２．２．１ＣａＦ２對Ｎｉ６０涂層顯微硬度的影響圖４為掃描速度３ｍｍ／ｓ時不同ＣａＦ２粉末配比下熔覆層橫截面沿深度方向的硬度，ＣａＦ２粉末比例分別為０％、３．０％、６．０％和７．５％。從圖中可以看出，各涂層顯微硬度都比Ｑ２３５Ａ基體（平均值１６０ＨＶ０．３）高。純Ｎｉ６０Ａ（Ａ１）涂層的顯微硬度波動比較明顯，加入ＣａＦ２粉末后，涂層的顯微硬度分布波動性減小，當(dāng)加入的ＣａＦ２比例為６％（Ｅ１）時，涂層的顯微硬度波動性較小，平均硬度為８５７ＨＶ０．３，約為基體的５．３倍。這是因為溶質(zhì)在熔池內(nèi)的分布主要是通過熔池的流動性傳遞的［１３］，ＣａＦ２改善了熔池的流動性，使涂層中組織成分分布較均勻，因而顯微硬度變化波動性較校圖４掃描速度３ｍｍ／ｓ時不同ＣａＦ２粉末配比下熔覆層橫截面沿深度方向的硬度Ｆｉｇ．４Ｔｈｅｃｕｒｖｅｏｆｔｈｅｍｉｃｒｏ－ｈａｒｄｎｅｓｓａｌｏｎｇｔｈｅｃｒｏｓｓ－ｓｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｌａｄｄｉｎｇｌａｙｅｒｉｎｓｃａｎｎｉｎｇｓｐｅｅｄｏｆ３ｍｍ／ｓ２．２．２ＣａＦ２對Ｎｉ６０Ａ涂層耐磨性能的影響圖５為Ｑ２３５Ａ基體、純Ｎｉ６０Ａ涂層和Ｎｉ６０＋６．０％ＣａＦ２涂層摩擦表面形貌圖。摩擦實驗顯示Ｑ２３５Ａ基體的平均體積磨損量是純Ｎｉ６０


本文編號：3413008