论文部分内容阅读
本课题以铬锆铜合金为基体,Ni60粉末及WC质量分数为10%、20%、30%的Ni60+WC混合粉末作为熔覆材料,采用激光熔覆技术在铬锆铜合金表面制备了4种熔覆层:Ni60、Ni60+10%WC、Ni60+20%WC、Ni60+30%WC。首先,以熔覆层平均硬度为指标,通过正交试验优化熔覆工艺,然后以优化所得工艺参数制备了这4种单道熔覆层,对所制备的熔覆层测试了硬度,通过SEM、EDS研究分析了熔覆层的微观组织、元素分布,采用XRD分析了熔覆层的物相组成。最后,采用优化的工艺参数,搭接率30%制备了多道熔覆层,对多道熔覆层进行了硬度测试、磨擦磨损试验和热震试验,研究了多道熔覆层的性能。研究结果表明,在本课题确定的工艺参数范围内:对于Ni60、Ni60+30%WC熔覆层,熔覆速度对其平均硬度影响程度最大,其次是激光功率的影响程度较大,而送粉速率的影响程度较小。工艺优化后,其平均硬度分别达到886HV、1113HV。对于Ni60+10%WC、Ni60+20%WC熔覆层,激光功率对其平均硬度影响程度最大,而熔覆速度和送粉速率的影响程度较小。工艺优化后,其平均硬度分别达到了952HV、1072 HV。熔覆层与铜合金基体间发生了元素扩散,达到了冶金结合。Ni60熔覆层物相主要有γ-Ni固溶体、Cr7C3、Cr23C6、CrB、Ni3B,Ni60+WC熔覆层中除了有上述物相外,还有WC相。随着WC含量的增加,熔覆层平均硬度增大。多道熔覆层的硬度分布趋势和单道熔覆层大致相同,但是多道熔覆层的硬度值要低于单道的。熔覆层靠近界面处至基体方向,硬度值呈现逐渐降低的趋势。Ni60多道熔覆层硬度850HV约为铜基体硬度的6.5倍,Ni60+30%WC多道熔覆层硬度1047HV约为铜基体硬度的8.1倍,加入WC硬质颗粒后大大提高了熔覆层的硬度。制备的Ni60、Ni60+WC熔覆层耐磨性能优异,Ni60熔覆层的磨损失重大约为铜基体的1/3,而Ni60+WC熔覆层的耐磨性能又优于单纯Ni60熔覆层。在本课题试验中,Ni60+20%WC熔覆层的耐磨性更为优异,其磨损失重大约仅为铜基体的1/5。常温下,铜基体的磨损形式是典型的粘着磨损,且磨损程度较大。Ni60、Ni60+WC熔覆层的磨损形式以磨粒磨损为主,存在轻微的粘着磨损和氧化磨损。制备的Ni60、Ni60+WC熔覆层具有较好的抗热震性能,与铜合金基体冶金结合良好,随着WC含量的增多,熔覆层的抗热震性能变差。