擠出機螺桿表面耐磨自潤滑涂層的激光制造工藝與機理研究.pdf

1、螺桿在長時間的高溫、高壓、高機械扭力及摩擦環(huán)境下工作，容易失效甚至報廢。螺桿磨損造成重大經(jīng)濟損失。若能減緩螺桿磨損、提高擠出機的使用壽命，將會顯著降低產(chǎn)品成本，帶來巨大經(jīng)濟效益。激光加工技術可以對失效零部件進行表面性能改造，從而獲得耐磨、耐蝕、抗疲勞工作層。本文利用激光加工技術在螺桿用氮化鋼38CrMoAl表面制備耐磨自潤滑工作層。主要研究內(nèi)容及結論如下：
　　(1)探索了粉末配方為NiCr-CeO2-TiC-Cr3C2-V-Mo

2、S2的激光工藝參數(shù)及所制備工作層的物相組成、顯微組織、顯微硬度及摩擦磨損性能。涂層表面的顯微硬度平均值約為313.7HV，與基體的顯微硬度相當。涂層的平均摩擦系數(shù)為0.513，磨損量為58.561×10-3mm3，兩者性能均不如基體優(yōu)異。為了獲得具有優(yōu)異性能的工作層，必須進一步優(yōu)化粉末配方、激光工藝參數(shù)等，并且獲得各參數(shù)的最佳匹配。
　　(2)研究了激光工藝參數(shù)對20NiCr-69Cr3C2-1CeO2-10MoS2涂層顯微結構、

3、物相、顯微硬度及摩擦磨損性能的影響。涂層中含有奧氏體、碳化物和部分未溶解的MoS2顆粒；隨著掃描速度的提高，顯微組織由亞共晶組織轉變成過共晶組織，馬氏體含量及顯微硬度增加。最優(yōu)加工涂層（掃描速度為15 mm/s）的耐磨損性能是基體的29.76倍。激光加工涂層磨損表面形成的氧化膜有利于提高其耐磨損性能。此外，由于晶粒細化作用、固溶強化作用和韌性共晶相，涂層具有良好的強度和韌性，支撐和連結了增強碳化物和潤滑相，有利于提高其耐磨損性能。

4、>　　(3)為了研究溫度對涂層相結構穩(wěn)定性的影響，本文還對NiCr/Cr3C2-CeO2-MoS2和NiCr/Cr3C2-CeO2-WS2涂層進行了不同溫度下的長時間熱處理，并且對熱處理后激光加工涂層的組織和耐磨損性能及其形成機理進行了深入分析。主要結論如下：熱處理作用后，含有10 wt％MoS2的具有過共晶組織的涂層中生成了奧氏體；而含有20 wt%MoS2的具有亞共晶組織的涂層中奧氏體的體積分數(shù)減少；經(jīng)熱處理之后，含WS2涂層的物相

5、組成沒有發(fā)生明顯變化。對于所有的初始涂層來講，若涂層中主要物相為馬氏體時，熱處理之后，殘余奧氏體的含量增加；若涂層中主要物相為奧氏體時，熱處理之后，殘余奧氏體的含量降低。含10 wt%MoS2、10wt%WS2及20 wt%WS2涂層在室溫條件下的耐磨損性能最好。未溶解的MoS2、WS2及其周邊基體在載荷作用下的裂紋特性與涂層的顯微結構密切相關，其對涂層的磨損性能有很大影響。
　　本文對塑料行業(yè)所用擠出機螺桿表面耐磨自潤滑涂層的激