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稀有金属2025年第01期:激光熔覆CoCrNi/WC复合涂层的组织及性能研究

来源:期刊VIP网 时间:


作者:刘冉;党鲜婷;彭雅婷;吴韬;韩飞;

单位:北方工业大学机械与材料工程学院;浙江机电职业技术学院;

摘要:本文采用激光熔覆技术在低碳钢表面制备了CoCrNi/(WC)_x(x=0,1,3,5;%,质量分数)合金复合涂层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析了涂层的相组成及微观组织结构,并采用显微硬度和摩擦磨损试验对样品的硬度和耐磨性进行了检测。结果表明:涂层的组织由典型的枝晶和枝晶间结构组成,随着涂层中WC的加入,在高能激光束的作用下WC颗粒溶解使W和C原子扩散到CoCrNi合金中,与CoCrNi合金中的原子结合析出了W_2C,Cr_(23)C_6等碳化物相。涂层的相组成由单一的面心立方(fcc)相转变为fcc+WC+W_2C+Cr_(23)C_6相组成,其中fcc固溶体主要存在于枝晶中,而枝晶间富集了多种碳化物,这些碳化物协同作用提高了涂层的硬度及耐磨性能。其中WC含量为5%的涂层显微硬度最高为HV_(0.1) (660±7),是不含WC的涂层的1.14倍;其稳定阶段的平均摩擦系数最小为0.46,磨损质量为0.65 mg,较不含WC的涂层减少了0.18 mg,在耐磨性上较未添加WC的涂层也有较大的提升。随着WC元素的增加,涂层的磨损机制由粘着磨损和磨粒磨损转变为疲劳磨损和磨粒磨损。

关键词:激光熔覆;;CoCrNi合金;;微观结构;;性能研究

基金资助:北京市自然科学基金-市教委联合资助项目(KZ201910009011);; 北京市属高校高水平教师队伍建设长城学者培养计划项目(CIT&TCD20190306);; 北京市教委基本科研业务费项目(110052972027/024);; 北方工业大学毓杰团队支持计划项目(107051360021XN083/001);; 国家自然科学基金项目(51074204)资助