激光熔覆Mo_(2)NiB_(2)-Cr_(7)C_(3)复合陶瓷熔覆层组织结构与性能研究

摘要

目的采用激光熔覆法在45#钢表面制备耐磨耐蚀的Mo_(2)NiB_(2)-Cr_(7)C_(3)复合陶瓷熔覆层,并研究制备工艺对组织结构与性能的影响。方法采用3 mm/s与4 mm/s的激光扫描速率及添加Cr_(7)C_(3)颗粒的工艺,激光熔覆制备Mo_(2)NiB_(2)-Cr_(7)C_(3)熔覆层。利用扫描电镜、X射线能谱仪、X射线衍射仪对熔覆层的组织结构、元素分布与物相组成进行分析。利用维氏显微硬度计、摩擦磨损仪与电化学工作站对熔覆层的硬度、摩擦性能与腐蚀性能进行分析。结果 Mo_(2)NiB_(2)-Cr_(7)C_(3)复合陶瓷熔覆层与45#钢基材间存在熔合过渡区,形成良好的冶金结合。熔覆层物相主要由Mo_(2)NiB_(2)、Cr_(7)C_(3)、{Fe Ni}合金相组成,其中Mo_(2)NiB_(2)相与Cr_(7)C_(3)相在熔覆层中间位置处聚集,3 mm/s扫描速率增加了{Fe Ni}相的含量。熔覆层的显微硬度由表及里先增后减,最高值可达1300HV_(0.1)以上,可提高45#钢的硬度(220HV_(0.1))6倍。相较于45#钢,熔覆层具有更低的摩擦因数、磨损量与更优的耐腐蚀性能,其中4 mm/s制备的Mo_(2)Ni B_(2)-Cr_(7)C_(3)硬度最高,耐磨性能最优(平均摩擦因数为0.66,磨痕深度为8.6μm),耐腐蚀性能最好(腐蚀电流比45#钢低1个数量级)。结论较高的扫描速率(4 mm/s)与Cr_(7)C_(3)颗粒的添加可有效提高Mo_(2)NiB_(2)-Cr_(7)C_(3)熔覆层的机械与耐腐蚀性能,可用于45#钢的表面改性。