旋转磁场辅助激光熔覆复合涂层的组织与性能

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激光熔覆技术是制备多功能高性能表面改性涂层的一种新方法。本文以电磁搅拌理论为背景,采用旋转磁场辅助同步送粉激光熔覆技术成功制备出了Ni60CuMoW和Fe60复合涂层,着重分析了不同磁场强度对Ni60CuMoW复合涂层显微组织与内部质量,不同磁场强度对Fe60复合涂层显微组织与力学性能的影响,旨在为同步送粉过程中施加旋转磁场制备复合改性涂层提供理论依据并奠定一定的工艺基础。通过体视显微镜分析了不同磁场强度对涂层宏观形貌的影响;借助光学显微镜(OM)分析了不同磁场强度对涂层显微组织形貌的影响;运用X射线衍射仪(XRD)对涂层的物相进行了定性分析;借助扫描电镜(SEM)并结合EDS能谱分析进一步研究了涂层物相组成以及不同磁场强度对物相组成的影响;采用显微硬度计测试了涂层截面的显微硬度,并测试了涂层的摩擦磨损性能。不同磁场强度下涂层宏观形貌分析显示,不加旋转磁场激光熔覆涂层表面连续;在相同激光熔覆工艺参数下,随着旋转磁场强度的增加,Ni60CuMoW涂层宏观质量稍差;在相同激光熔覆工艺参数下,随着旋转磁场强度的增加,Fe60涂层表面波纹状逐渐加重,甚至出现断续现象,涂层宽度略有增加。XRD物相定性分析证实涂层的物相种类与磁场强度的大小基本无关,借助扫描电镜(SEM)并结合EDS能谱分析进一步研究,Fe60涂层皆由y(Fe,Ni)、Fe23(C,B)6、和Cr5Si3组成。OM显微组织观察结果表明,在相同激光熔覆工艺参数下,随着旋转磁场强度的增加,Ni60CuMoW涂层显微组织硬质相颗粒形态趋于细化和均匀分布;Ni60CuMoW涂层内部质量得到明显改善。通过与不加旋转磁场激光熔覆涂层试样对比,在相同激光熔覆工艺参数下,随着旋转磁场强度的增加,Fe60涂层显微组织硬质相颗粒形态趋于细化和均匀分布。通过与不加旋转磁场激光熔覆涂层试样对比,在相同激光熔覆工艺参数下,随着旋转磁场强度的增加,Fe60涂层显微硬度在整体上趋于上升趋势,其平均显微硬度值最高达685HV0.5,显微硬度提高了10.5%,显微硬度的提高对改善基材Q235钢的耐磨性将起到有益作用。通过与不加旋转磁场激光熔覆涂层试样对比,在相同激光熔覆工艺参数下,随着旋转磁场强度的增加,Fe60涂层摩擦磨损失重量逐渐降低,旋转磁场强度在255GS时,其摩擦磨损失重量最小值为4.3mg,降低了33.8%,摩擦磨损性能得到改善。
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