激光熔覆Fe/Ti3SiC2复合涂层工艺优化及其组织结构与性能

作     者：江平 朱协彬 张伟 刘宏伟 张仲 张昭 

作者机构：安徽工程大学材料科学与工程学院 河北京津冀再制造产业技术研究有限公司 

出 版 物：《中国表面工程》 (China Surface Engineering)

年 卷 期：2024年第37卷第3期

页      面：37-45页

核心收录：

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金(52201099)~~ 

主　　题：高速激光熔覆 复合涂层 工艺优化 组织结构 摩擦磨损 

摘      要：通常在曲轴与轴瓦等摩擦副表面制备传统硬质涂层提高其耐磨性，但这对对偶件没有减磨效果，整体减磨效果不佳。为了提高摩擦副的使用寿命，采用高速激光熔覆技术在45钢表面制备Fe/Ti3SiC2耐磨减摩复合涂层，优化激光熔覆工艺参数，并研究工艺参数对涂层组织结构与性能的影响。研究表明，涂层工艺参数对涂层的摩擦性能影响程度大小依次是：激光功率、送粉量、扫描速率，最佳工艺参数为激光功率2.5 kW、送粉量为15 g/min、扫描速率为14 mm/s。涂层显微硬度达到591.7 HV0.2，涂层与基体结合处主要由柱状晶、树枝晶和平面晶组成，激光功率增加导致晶粒粗化，适当增大扫描速率和送粉量可使晶粒得到细化。摩擦磨损结果显示，在室温、载荷30 N和时间30 min的摩擦磨损试验中，该复合涂层表现出最佳摩擦性能，涂层磨损量0.4 mg，对偶件的磨损量0.7 mg。与未熔覆复合涂层的基体相比，复合涂层的磨损量降低了94%，同时其对偶件的磨损量降低了65%，表明Fe/Ti3SiC2复合涂层在大幅提升工件表面耐磨性能的同时，还能减少其对偶部件的磨损，使整个摩擦系统性能得到系统提升，是一种高性能的耐磨减摩复合涂层。该研究解决了传统硬质涂层提升工件自身耐磨性能，但会增加其对偶部件磨损的技术难题。