半导体激光熔覆钴基合金的耐磨性.pdf

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1、第４１卷第３期Ｖｏｌ畅４１Ｎｏ畅３２０１６年３月ＨＥＡＴＴＲＥＡＴＭＥＮＴＯＦＭＥＴＡＬＳＭａｒｃｈ２０１６半导体激光熔覆钴基合金的耐磨性１１２３３３王喜，王爱华，吴旭浩，汤慧群，熊大辉，叶兵（１．华中科技大学材料科学与工程学院，湖北武汉　４３００７４；２．瑞安市激光应用工程示范中心，浙江瑞安　３２５２０７；３．武汉华工激光工程责任有限公司，湖北武汉　４３０２２３）摘要：为了提高纸浆阀门的使用寿命，利用高功率半导体激光器在３０４不锈钢板上熔覆钴基耐磨涂层。研究了激光工艺对熔覆层性能的影响，对不同温度下熔覆层的耐

2、磨性进行了分析，并与传统手工堆焊涂层进行比较。结果表明，稀释率越高，熔覆层硬度越低，当激光功率为２０００Ｗ，扫描速度为２０ｍｍ／ｓ时，得到的熔覆层成形好、稀释率小。磨损试验结果表明，１００℃、２００℃时的涂层磨损机理主要为磨粒磨损；３００℃、４００℃时，发生粘着磨损。由于手工堆焊涂层稀释率高，晶粒粗大，硬度较激光熔覆层低，熔覆层耐磨性优于手工堆焊涂层。关键词：激光熔覆；钴基合金；稀释率；显微硬度；耐磨性能中图分类号：TG174．44文献标志码：A文章编号：0254-6051（2016）03-0125-06Wea

3、rresistanceofCo-basedcoatingsproducedbydiodelasercladding１１２３３３ＷａｎｇＸｉ，ＷａｎｇＡｉｈｕａ，ＷｕＸｕｈａｏ，ＴａｎｇＨｕｉｑｕｎ，ＸｉｏｎｇＤａｈｕｉ，ＹｅＢｉｎｇ（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｕａｚｈｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＷｕｈａｎＨｕｂｅｉ４３００７４，Ｃｈｉｎａ；２．ＲｕｉａｎＤｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎＣｅｎｔｅｒｏｆＬａｓｅｒＡｐｐ

4、ｌｉｃａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＲｕｉａｎＺｈｅｊｉａｎｇ３２５２０７，Ｃｈｉｎａ；３．ＷｕｈａｎＨｕａｇｏｎｇＬａｓｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏ．，Ｌｔｄ．，ＷｕｈａｎＨｕｂｅｉ４３０２２３，Ｃｈｉｎａ）Abstract：Ｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｓｅｒｖｉｃｅｌｉｆｅｏｆｖａｌｖｅｓｕｓｅｄｉｎｐｕｌｐｉｎｄｕｓｔｒｙ，Ｃｏ-ｂａｓｅｄｃｏａｔｉｎｇｓｗｅｒｅｐｒｏｄｕｃｅｄｏｎ３０４ｓｔａｉｎｌｅｓｓｓｔｅｅｌｓｕｂｓｔｒａｔｅｂｙｄｉｏｄｅｌａｓｅｒｃｌａｄｄｉｎｇ．Ｅｆｆｅｃｔｏｆｌａｓｅｒｐ

5、ａｒａｍｅｔｅｒｓｏｎｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｃｏａｔｉｎｇｗａｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ，ａｎｄｗｅａｒｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｔｈｅｃｏａｔｉｎｇｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈａｔｏｆｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｍａｎｕａｌｓｕｒｆａｃｉｎｇａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｗａｓａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｈｉｇｈｅｒｄｉｌｕｔｉｏｎｒａｔｉｏｌｅａｄｔｏｌｏｗｅｒｈａｒｄｎｅｓｓａｎｄｔｈｅｃｏａｔｉｎｇｐｒｏｄｕｃｅｄｗｉｔｈｌａｓｅｒｐｏｗｅｒ２０００Ｗａｎｄｓｃ

6、ａｎｎｉｎｇｓｐｅｅｄ２０ｍｍ／ｓｈａｓｇｏｏｄｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙａｎｄｌｏｗｄｉｌｕｔｉｏｎｒａｔｉｏ．Ｗｅａｒｔｅｓｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｗｅａｒｍｅｃｈａｎｉｓｍｉｓａｂｒａｓｉｖｅｎｅｓｓａｔ１００℃ａｎｄ２００℃，ａｎｄａｄｈｅｓｉｖｅｗｅａｒｈａｐｐｅｎａｔ３００℃ａｎｄ４００℃．Ｂｅｓｉｄｅｓ，ｔｈｅｗｅａｒｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｔｈｅｌａｓｅｒｃｌａｄｄｅｄｃｏａｔｉｎｇｉｓｂｅｔｔｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｆｔｈｅｍａｎｕａｌｓｕｒｆａｃｉｎｇｃｏａｔｉｎｇａｔａｌｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ

7、ｓｂｅｃａｕｓｅｏｆｄｉｌｕｔｉｏｎ，ｃｏａｒｓｅｇｒａｉｎａｎｄｌｏｗｅｒｈａｒｄｎｅｓｓ．Keywords：ｌａｓｅｒｃｌａｄｄｉｎｇ；Ｃｏ-ｂａｓｅｄａｌｌｏｙ；ｄｉｌｕｔｉｏｎ；ｍｉｃｒｏｈａｒｄｎｅｓｓ；ｗｅａｒｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ造纸阀门在纸浆环境下使用，纸浆浆液中包含大钴基合金，但手工堆焊存在形变大、气孔多、稀释率高、［５-７］量腐蚀性物质，主要有ＮａＯＨ、Ｎａ２Ｓ等，并且温度高达加工余量大等问题。激光熔覆作为新型的表面强［１-２］１７０℃。阀圈和球阀使用的材料为３０４或３１６不化技术之一，与传统

8、的手工堆焊技术相比，形成的涂层锈钢，在反复开启和关闭过程中，承受温度、压力和纸稀释率低、热影响小、组织细小、与基体形成良好的冶［８-１０］浆介质的冲蚀，阀门密封面出现腐蚀、磨损和掉块的情金结合。为了提高纸浆阀门的使用寿命，以３０４况，大大减少了阀门的使用寿命。因此，在保证耐蚀的不锈钢为基体，利用高功率半导体激光器，研究了激光前提下，需要有较好的耐磨性，在不锈钢基体上堆焊一熔覆制备钴基合