激光熔覆碳化铬-镍基复合涂层的制备与摩擦学研究

摘要

为了研究陶瓷增强镍基复合涂层，采用激光熔覆技术在45＃钢表面原位合成了碳化铬—镍基复合涂层，研究了涂层的显微组织和性能，并对扫描速度对涂层的影响作了分析。为了拓宽激光熔覆专用粉末的制备方法，在涂层制备之前对实验所需熔覆材料粉末做了不同时间的机械合金化处理，并对所制机械合金化粉末进行了表征，研究其特点。比较了机械合金化Ni-Cr-C粉与雾化Ni-Cr-C元素粉激光熔覆碳化铬-镍基复合涂层的显微组织和性能，分析了机械合金化法制备激光熔覆材料粉末对激光熔覆层的优化作用。
　　结果表明：机械合金化法制备熔覆材料粉末可以使熔覆材料粉末混合更为均匀，晶粒细化，并且在机械合金化过程中还有一定量的Cr7C3产生。而且随着机械合金化时间的增长，晶粒尺寸逐渐变小，甚至可达到纳米级。
　　激光碳化铬-镍基复合涂层的组织较基体组织明显细化，性能优异。熔覆层主要由Cr-Ni-Fe-C固溶体和碳化铬陶瓷组成，扫描速度的不同使得碳化铬的含量与种类有所不同，碳化铬主要形式为Cr7C3相和Cr3C2相。随着扫描速度的增加涂层的碳化铬含量与种类有所增加，熔覆层的组织细化程度增加，但析出相均匀程度降低。涂层的显微硬度较基体有很明显的提高，平均显微硬度可达基体的2.5--3.5倍。硬度随扫描速度的增加而增加，但分布均匀度降低。熔覆层的摩擦磨损性能从摩擦系数、磨损失重及磨损形貌上来看也有比较明显的提高，其中涂层的干摩擦系数是基体干摩擦系数的3/5左右，失重量大约是基体的失重的1/4。对熔覆层与基体的电化学测试表明，熔覆层的耐蚀性明显高于基体。扫描速度对耐磨性与耐蚀性的影响与熔覆层的显微组织、物相成分及分布有关。
　　相同的激光熔覆工艺条件下，机械合金化粉体的涂层比雾化粉体的涂层的显微组织和性能有一定的优化。其熔覆层显微组织细化程度更为明显，而且随机械合金化的时间增长，组织更加细化，同时析出相分布更均匀弥散；其硬度也有不同程度的提高，且硬度分布更为均匀，同时其耐磨性与耐蚀性也有一定的提高。

目录

声明

第一章 绪论

1.1本文研究的目的及意义

1.2激光熔覆技术

1.3碳化铬-镍基复合涂层的国内外研究现状

1.4本文研究的主要内容

第二章 机械合金化粉体表征

2.1机械合金化（MA，Mechanical Alloying）

2.2实验材料

2.3实验设备

2.4实验工艺

2.5实验结果与讨论

2.6本章小结

第三章 激光熔覆涂层的制备及其性能表征

3.1实验材料

3.2激光熔覆涂层的制备

3.3激光熔覆涂层的组织及性能表征

3.4本章小结

第四章 激光熔覆涂层的组织特征

4.1激光熔覆涂层的物相分析

4.2激光熔覆涂层的显微组织分析

4.3激光熔覆涂层的陶瓷相分析

4.4本章小结

第五章 激光熔覆涂层的摩擦学分析

5.1显微硬度分析

5.2耐磨性分析

5.3耐蚀性分析

5.4本章小结

第六章 结论及展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

致谢