喷射成形高钒钢复合轧辊修复及摩擦行为研究.pdf

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1、2014年第1期T-ZnO抗菌的广谱性，还可能由于抗菌机制的不同而带来协同抗菌的作用。因此，本项目将围绕CuNP／T-ZnO的可控制备及其协同抗菌机理开展研究。通过对T-ZnO进行表面修饰，实现有机铜前驱体在T-ZnO表面的可控吸附；系统研究有机铜前驱体在T-ZnO表面原位分解的机理及其影响因素，探索在T-ZnO表面原位沉积CuNP的分散性和均匀性控制手段，建立CuNP形貌、粒径和杂化方式等调控方法。通过对CuNP／T-ZnO杂化结构进行系统的表征研究，阐释CuNP／T-ZnO杂化结构的形成机理与稳定性机制。通过实验与模拟计算相结合，研究沉积在T-ZnO表面的CuNP的粒径、沉积量、分

2、散性、杂化形式等对杂化材料抗菌活性的影响规律，结合分别针对CuNP、T-ZnO和CuNP／T-ZnO产生活性物种的定量检测和分析，以及抗菌动力学过程等研究，揭示CuNP／ToZnO杂化结构的协同抗菌机理。本项目的研究成果，可望对多尺度纳米杂化结构的可控制备及功能调控提供学术思路。喷射成形高钒钢复合轧辊修复及摩擦行为研究徐轶(材料学院)如何修复失效轧辊一直是轧辊制造业面临的重大问题。据统计，我国年消耗轧辊的价值在150亿元以上。轧辊作为轧机的关键备件，在轧钢过程中消耗量大，其最普遍的失效形式是辊面剥落和磨损。随着世界轧辊材质不断向高合金化发展，采用传统修复技术修复轧辊获得的组织：晶粒粗大

3、、成分不均、碳化物粗大，越来越难以满足高品质轧辊使用要求，因此探索新的针对高合金轧辊的修复技术，提高高速钢复合轧辊摩擦磨损寿命，对于促进废旧辊芯的再生与利用，推动轧辊制造行业的技术创新具有重要意义。国内外研究者对于轧辊表面修复与强化技术开展了大量的研究工作，取得了很多的研究成果，主要包括：堆焊技术、热喷涂技术、热喷焊技术和激光表面改性技术等。堆焊修复是目前轧辊修复领域研究最多的技术。轧辊采用堆焊技术修复后，堆焊层与母材能实现冶金结合，获得厚度较大的表面层。赵晖等成功修复了尺寸为】150mm的60CrMnMo钢轧辊，经该工艺处理后轧辊使用寿命提高O．5倍。汪选国等对45Cr4NiMoV钢

4、轧辊采用打底焊过渡层的方法进行堆焊修复，防止了堆焊裂纹的出现，且堆焊层平均硬度达52HRC。堆焊修复技术工艺复杂、生产率较低、堆焊层硬度较低，堆焊区域容易产生裂缝、夹渣、焊瘤，此外堆焊组织粗大、合金元素偏析，影响轧辊品质，不利于高合金轧辊修复，局限了堆焊技术的发展。表1轧辊采用常规修复方法的性能比较作者简介：徐轶，男，讲师。·30·2014年第1期热喷涂技术处理轧辊基体变形小，热影响区浅，喷涂层硬度比堆焊高，耐磨性比电弧堆焊提高了3～4倍。但热喷涂由于结合机理主要是机械结合，涂层与基材结合强度较低，而且涂层存在孑L隙和残余应力，韧性较差，抵抗切削性能较差。热喷焊技术在热喷涂技术基础上进

5、行了改善和提高，增加热源使涂层材料在基体表面重新熔化或部分熔化，实现涂层与基体之间、涂层内颗粒之间的冶金结合，降低了孔隙率。缺点是热喷焊材料必须与基材相匹配，喷焊材料和基材范围比热喷涂窄得多，且热喷焊工艺中基材的变形比热喷涂大得多。激光表面改性技术包括：激光表面淬火技术、激光表面熔凝、激光表面熔覆、激光表面合金化。激光淬火修复轧辊时，加热速度快、淬火硬度高、工件变形小、无氧化、无污染。高速钢轧辊材料经激光淬火后表面硬度可高达68．5HRC，但工作层厚度较薄。激光表面熔覆技术：输入热量少，工件变形小，可以改善整体铸造粗糙度等。济南钢铁集团利用激光熔覆修复报废工作辊，熔覆层厚度达2．5mm

6、，工作辊修复层表面硬度达62HRC以上，寿命提高了2．5倍。激光表面合金化：具有能量作用集中、热影响区小、覆层组织细小，结构致密、气孔率低而且容易实现自动化生产线等优点，合金化元素添加方式较多，工艺方式灵活。蔺荣岩等在45钢轧辊表面预涂Cr-Ni．W-Co合金粉末再进行激光表面合金化处理，硬度达到60HRC；A．RdaCosta等在常用于轧辊材料的铸铁基体上进行富铌合金激光表面合金化处理后，硬度约为70—77HRC。激光束表面改性技术在轧辊使用寿命、轧材质量、生产成本、效率、环保等角度具有优势，但相对于其他方法，又存在基材对激光吸收率低、激光加工系统投资大以及处理后材料表层存在裂纹缺陷

7、等问题。尽管国内外研究者对轧辊修复技术开展了大量的应用研究，并取得了大量的成果，但针对高合金复合轧辊(如图1)修复材料开展研究还存在如下的发展空间：(1)高合金复合轧辊修复材料组织的细化与强化：随着轧辊材料合金元素含量不断提高，组织中容易导致碳化物粗大、合金元素偏析，影响材料性能。(2)复合轧辊修复厚度的提高：受工艺设计及实现条件影响，对修复厚度有一定的要求。(3)修复层／基体结合强度的改善：结合强度是影响轧辊工作寿命的重要因素，考察技术可行性