【摘 要】
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模切刀具作为旋转模切机的核心部件,在高频周期性承压和高速摩擦作用下会发生崩刃、磨损、开裂等失效。传统减材加工制造或修复模切刀具的制造成本高、生产周期长。随着科技的快速发展,采用激光熔覆技术直接成形刀具或对刀具进行修复逐渐成为了一种适宜的选择。本文以Ni60、Nb C、h-BN@Cu、稀土氧化物（Y2O3、La2O3、Nd2O3）为熔覆材料,利用预置式激光熔覆技术在45钢基体上制备了镍基复合涂层。通
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模切刀具作为旋转模切机的核心部件,在高频周期性承压和高速摩擦作用下会发生崩刃、磨损、开裂等失效。传统减材加工制造或修复模切刀具的制造成本高、生产周期长。随着科技的快速发展,采用激光熔覆技术直接成形刀具或对刀具进行修复逐渐成为了一种适宜的选择。本文以Ni60、Nb C、h-BN@Cu、稀土氧化物（Y2O3、La2O3、Nd2O3）为熔覆材料,利用预置式激光熔覆技术在45钢基体上制备了镍基复合涂层。通过预试验和单因素试验选择适宜的工艺参数,并在适宜工艺的基础上,研究了固体润滑剂h-BN@Cu添加含量对熔覆层组织和性能的影响规律和稀土氧化物改性熔覆层的作用机理,为制备性能优良的刀具涂层提供了试验参考。主要研究结果如下:首先,为了探索工艺参数对Ni60/Nb C复合涂层成形和性能的影响规律,通过预试验初步分析得出Nb C添加含量和激光能量密度对熔覆层成形有明显影响。再对Nb C含量和激光功率进行单因素试验,获得适宜的工艺参数为:激光功率1500W、扫描速度5mm/s、Nb C含量20%。在该条件下制备了成形质量较好、显微硬度较高(750 HV1.0)、耐磨性能较好（摩擦系数为0.51）、硬质相分布合理的熔覆层,并以此工艺进行后续试验。其次,为了提升熔覆层的自润滑性能,在上述工艺的基础上,添加不同含量的h-BN@Cu,研究h-BN@Cu添加含量对熔覆层组织和性能的影响。研究发现,添加h-BN@Cu后,熔覆层主要由Ni-Cr-Fe、Fe Ni3、Cr B、M7C3、Nb C、M23C6、h-BN等物相组成。随着h-BN@Cu含量的增加,熔覆层的稀释率不断增大,过量添加h-BN@Cu会使熔覆层中出现气孔缺陷,劣化熔覆层的质量。当h-BN@Cu含量为10%时,熔覆层顶部显微硬度约为650 HV1.0,仍是45钢基体的3.1倍,熔覆层的耐磨性能明显提升,摩擦系数约为0.4。最后,为了进一步调控熔覆层的组织和性能,对比了添加不同稀土（Y2O3、La2O3、Nd2O3）的熔覆层,得出添加Y2O3对熔覆层组织细化和性能提升效果最明显。再对Y2O3添加含量进行细化试验,试验结果表明:当Y2O3的添加含量为1%时,熔覆层中弥散分布着大量原位生成的Nb C颗粒,显微组织最为致密、均匀。随着Y2O3添加含量的增加,熔覆层的显微硬度和耐磨性能呈先提高后降低的趋势,当Y2O3的添加含量为1%时,熔覆层的硬度最高,为770 HV1.0,耐磨性能最优,摩擦系数为0.3。
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