Ni基復(fù)合熔覆層的組織及性能研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)水平的不斷發(fā)展，鋼鐵工件的服役環(huán)境日益苛刻、復(fù)雜。與此同時(shí)，對(duì)設(shè)備零部件抵御惡劣環(huán)境的能力和長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性也提出了更高的要求。大量研究表明，很多設(shè)備和零件失效的主要原因是表面磨損和腐蝕。本文運(yùn)用激光熔覆技術(shù)在基體材料Q345鋼上制備了三種熔覆層:Ni60A熔覆層、Ni60A+WC+Mo復(fù)合熔覆層以及Ni60A+Al2O3復(fù)合熔覆層。并對(duì)其微觀組織、微區(qū)成分、物相組成、耐磨性、耐腐蝕性能等進(jìn)行了分析研究。熔覆

2、試驗(yàn)采用的設(shè)備是最大功率為3KW的半導(dǎo)體固體激光器，矩形光斑，光斑尺寸14×2mm，功率選擇2800W，掃描速度v定為450mm/min，多道試驗(yàn)時(shí)搭接率定為50％。
　　Ni60A熔覆層的組織構(gòu)成主要是樹(shù)枝狀的枝晶，富鉻析出相呈花朵狀和塊狀分布在基體組織之間。對(duì)于Ni基+WC+Mo熔覆層，加入Mo的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在5.5wt％時(shí)，熔覆層主要為均勻排列的等軸晶，晶粒愈加細(xì)小，微觀成分上更加均勻化;而對(duì)于Ni基+Al2O3熔覆層，Al2O

3、3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到14wt％時(shí)，花朵狀的組織更加細(xì)小，分布也更均勻，同時(shí)有部分粗大的基體相枝晶向短棒狀轉(zhuǎn)變。
　　Ni60A熔覆層中基體為γ-(Ni，F(xiàn)e)奧氏體相，金屬間化合物相FeNi3和BNi3，還有Cr元素與C、B反應(yīng)產(chǎn)生的Cr5B3和CrB，以及Cr元素的碳化物Cr23C6。對(duì)于Ni基+WC+Mo熔覆層，Mo成分增加使熔覆層內(nèi)部反應(yīng)獲得碳化物、硼化物Fe2MoC、Fe2MoB4相。對(duì)比Ni60A熔覆層X(jué)RD圖譜，添加14w

4、t％Al2O3粉末后的熔覆后基體仍是γ-(Ni，F(xiàn)e)，主要析出相還是硼化物相Cr5B3、Ni3B及碳化物相M23C6，而加入的Al2O3在熔覆層中全部分解，新增了Al的硼化物AlB12和Ni20AlB14和金屬間化合物相AlNi3等。
　　Ni基+WC+Mo熔覆層顯微硬度基本上隨著Mo元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而增大。Ni基+WC+5.5％Mo熔覆層在40分鐘內(nèi)磨損損失量最小，僅為5.3mg，耐磨性能是Ni60A熔覆層的6倍，電化學(xué)試驗(yàn)

5、結(jié)果顯示其耐鹽蝕能力較鎳基熔覆層提升了5倍，高溫酸浸泡腐蝕試驗(yàn)表明其耐酸蝕性能提升了7倍。Al2O3添加量在12wt％時(shí)，Ni基+Al2O3熔覆層顯微硬度最大，而復(fù)合熔覆層磨損試驗(yàn)結(jié)果顯示，添加6wt％Al2O3時(shí)試樣耐磨性最好，其次為添加14wt％Al2O3的復(fù)合熔覆層，在試驗(yàn)中失重量為22.6mg，耐磨性能較母材高2.6倍，為Ni60A熔覆層的1.5倍。Ni基+14％Al2O3熔覆層耐鹽蝕能力較母材低合金鋼高了9倍，比Ni60A熔覆