擠出機(jī)螺桿表面耐磨自潤(rùn)滑涂層的激光制造工藝與機(jī)理研究.pdf

1、螺桿在長(zhǎng)時(shí)間的高溫、高壓、高機(jī)械扭力及摩擦環(huán)境下工作，容易失效甚至報(bào)廢。螺桿磨損造成重大經(jīng)濟(jì)損失。若能減緩螺桿磨損、提高擠出機(jī)的使用壽命，將會(huì)顯著降低產(chǎn)品成本，帶來(lái)巨大經(jīng)濟(jì)效益。激光加工技術(shù)可以對(duì)失效零部件進(jìn)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(shù)在螺桿用氮化鋼38CrMoAl表面制備耐磨自潤(rùn)滑工作層。主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)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(dāng)。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(jìn)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(duì)20NiCr-69Cr3C2-1CeO2-10MoS2涂層顯微結(jié)構(gòu)、

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(zhuǎn)變成過(guò)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(xì)化作用、固溶強(qiáng)化作用和韌性共晶相，涂層具有良好的強(qiáng)度和韌性，支撐和連結(jié)了增強(qiáng)碳化物和潤(rùn)滑相，有利于提高其耐磨損性能。

4、>　　(3)為了研究溫度對(duì)涂層相結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響，本文還對(duì)NiCr/Cr3C2-CeO2-MoS2和NiCr/Cr3C2-CeO2-WS2涂層進(jìn)行了不同溫度下的長(zhǎng)時(shí)間熱處理，并且對(duì)熱處理后激光加工涂層的組織和耐磨損性能及其形成機(jī)理進(jìn)行了深入分析。主要結(jié)論如下：熱處理作用后，含有10 wt％MoS2的具有過(guò)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?jǐn)?shù)減少；經(jīng)熱處理之后，含WS2涂層的物相

5、組成沒(méi)有發(fā)生明顯變化。對(duì)于所有的初始涂層來(lái)講，若涂層中主要物相為馬氏體時(shí)，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(shí)，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(jié)構(gòu)密切相關(guān)，其對(duì)涂層的磨損性能有很大影響。
　　本文對(duì)塑料行業(yè)所用擠出機(jī)螺桿表面耐磨自潤(rùn)滑涂層的激