銅合金結(jié)晶器表面激光原位反應(yīng)制備抗熱耐磨鈷基合金梯度涂層的研究.pdf

1、由于對鋼產(chǎn)量和質(zhì)量要求的不斷提高，連鑄連軋技術(shù)得到了普遍的應(yīng)用。而在鋼鐵生產(chǎn)工藝流程中，結(jié)晶器的使用壽命是所有生產(chǎn)單位的迫切需要提高的問題，其表面的技術(shù)性能將直接影響到鑄坯的表面質(zhì)量、連鑄機(jī)的拉速等生產(chǎn)指標(biāo)，因而研究在銅合金結(jié)晶器表面制備抗熱耐磨涂層不僅具有重要的科學(xué)意義而且具有重要的實(shí)際應(yīng)用前景。 設(shè)計(jì)含有一定量納米鋁粉的Co基新合金粉為涂層原材料，在Cu-Cr合金表面利用激光誘導(dǎo)原位反應(yīng)制備陶瓷相增強(qiáng)Co基合金梯度涂層。應(yīng)用

2、數(shù)碼金相顯微鏡、X射線衍射、顯微硬度儀、掃描電鏡、透射電鏡和摩擦磨損實(shí)驗(yàn)等分析技術(shù)，對實(shí)驗(yàn)制備樣品涂層的組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行了系統(tǒng)研究，結(jié)果表明：通過對合金粉末成分的實(shí)驗(yàn)對比，在優(yōu)化了粉末成分及單道次下激光掃描工藝參數(shù)(175A，15HZ，3ms，4.0mm/s)條件下，制備出的鉆基復(fù)合涂層與基體結(jié)合完好，達(dá)到冶金結(jié)合的目的；在透射電鏡下，觀察到了涂層的組織結(jié)構(gòu)是以原位合成陶瓷顆粒為中心帶動(dòng)周圍Co及Co合金形核、長大的結(jié)晶方式形成：涂層的硬度

3、(552HV)較基體(94HV)有大幅度的提高。 基于單道制備的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，研究出的激光大面積制備Co基涂層的工藝參數(shù)為：電流強(qiáng)度175A，頻率15HZ，脈寬3ms，掃描速度4.0mm/min，搭接率20％-25％。實(shí)驗(yàn)制備出了三層具有不同成分和結(jié)構(gòu)的梯度涂層，第一層與銅合金表面形成了冶金界面，從而提高了涂層與銅合金的結(jié)合強(qiáng)度；第二層為第一、三層提供過度橋梁，有一定的硬度；第三層是工作層，要具有較高的硬度；各個(gè)涂層之間通過不改變粉

4、末的種類而只改變各元素百分含量的方法形成了合金元素?cái)U(kuò)散的結(jié)合界面，制備涂層中沒有宏觀裂紋產(chǎn)生；實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，梯度涂層的主要組織是α-CoCr<,2>(Ni，O)4合金相，而Fe-Ni、Cu-Ni以固溶相的形式存在其中，同時(shí)原位生成了彌散分布、直徑在幾nm～1000nm的(Cr-C、WC、SiC)陶瓷相，形成了第二相增強(qiáng)的細(xì)晶Co基復(fù)合組織結(jié)構(gòu)涂層；梯度涂層的各個(gè)分層中分布的陶瓷顆粒數(shù)量、密度都呈現(xiàn)由內(nèi)到外逐漸增大的趨勢，同時(shí)發(fā)現(xiàn)主體硬質(zhì)合金

5、Cr元素的梯度變化。激光誘導(dǎo)原位反應(yīng)制備的梯度涂層強(qiáng)化符合第二相強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化機(jī)制。Co基合金的主要結(jié)晶方式：以原位生成的陶瓷相為中心，帶動(dòng)周圍Co基合金液體結(jié)晶，反過來結(jié)晶后的合金對陶瓷相進(jìn)行包裹，控制了陶瓷相的聚合，并使其彌散分布、顆粒細(xì)小化；涂層合金成分中納米Al粉的加入，為激光誘導(dǎo)原位反應(yīng)制備銅合金表面抗熱耐磨Co基梯度涂層提供了額外能量，是成功制備復(fù)合涂層的重要因素之一；稀土氧化物Y<,2>O<,3>的加入，有利于消除涂層中裂