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本课题采用CO2激光器,以球墨铸铁作为基材,制备新型涂层材料进行合金化实验。研究激光合金化合适的工艺参数和影响因素,并自主研制开发激光合金化涂料,以达到理想的强化效果。利用扫描电子显微镜（SEM）,EDAX能谱仪（EDS）、X射线衍射仪（XRD）以及高分辨透射电镜（TEM）等分析测试手段对合金化层的显微组织和物相构成进行了分析,并对合金化层进行了硬度和摩擦性能测试。采用牌号HG03的新型涂料,改变激光扫描速度（400mm/min-1000 mm/min）对球墨铸铁进行激光合金化实验,研究在涂层材料一定的条件下,激光扫描速度对合金化层组织及性能的影响。发现随着激光扫描速度的增加,合金化层组织逐渐致密细化,枝晶间距减小,合金化层的硬度和耐磨性也随着提高。在本实验条件下,当激光功率P=3kw,光斑直径D=5mm时,激光扫描速度以1000 mm/min为宜,所得到的激光合金化层性能较好。在激光加工工艺参数一定的条件下,采用牌号HG03、HG01、TH2A、AY涂料进行激光合金化实验,发现HG系列和TH2A涂料制备的激光合金化层表面较为平整,而AY涂料制备的合金化层表面形貌则较差。且HG系列涂料制备的合金化层硬度和耐磨性都较好。在HG01涂料基础上研发的HG03涂料合金化层拥有最小的摩擦系数和最低的磨损量,表现出优异的摩擦磨损性能,磨损率最小仅为基材球墨铸铁磨损率的1/9。新型碳化物的加入使合金化层的显微硬度和耐磨性都得到显著提高。其中陶瓷硬质相含量为0%的合金化层磨损量明显大于含量为20%、30%、40%的合金化层,但随着陶瓷硬质相含量的增加,磨损量变化不明显,陶瓷硬质相含量为20%、30%、40%的激光合金化试样磨损率都近似基材球铁磨损率的1/10。HG系列新型涂料在水钢和唐山加工站进行实际应用检测。水钢螺纹钢轧辊使用HG03型合金化涂料进行加工后,初轧和中轧的寿命提高了120%。采用HG03涂料在唐山加工站对H型钢进行激光表面合金化加工,精轧寿命提高了110%。