激光熔覆稀土Ni60-納米Al2O3復(fù)合涂層的組織與性能研究.pdf

1、鋁雙輥鑄軋是將液態(tài)金屬澆注到兩個相對旋轉(zhuǎn)的冷卻輥間直接生產(chǎn)鋁板帶材的一種短流程近終形成形技術(shù),是一種集金屬凝固和熱軋于一體的復(fù)合工藝。自20世紀90年代以來,以提高鑄軋速度,降低鋁帶坯厚度和提高鋁帶坯性能為目標的薄帶快速鑄軋技術(shù)受到冶金及材料領(lǐng)域的廣泛關(guān)注和極大重視。在快的鑄軋速度和較小板厚條件下,由于冷卻速度提高,雙輥鑄軋工藝可獲得細小的晶粒組織和良好的力學(xué)性能;但要求工藝參數(shù)嚴格配匹和穩(wěn)定。否則鋁帶坯容易出現(xiàn)裂紋,厚度偏差嚴重等缺陷

2、,對鑄軋鋁合金還會出現(xiàn)成分偏析。由于鑄軋鋁帶坯厚度小于2mm后,無論采用鋼輥,還是銅輥,鑄軋過程中薄帶粘輥變的十分嚴重,粘輥是由于鋁帶坯在高溫,高速及軋制力交互作用下發(fā)生熱塑性變形,在輥套表面上產(chǎn)生粘著引起的,嚴重時,鋁帶坯與輥套表面產(chǎn)生冶金焊合。所以研究和解決鑄軋過程中薄鋁帶坯的粘輥問題是實現(xiàn)薄帶快速鑄軋的關(guān)鍵。近年來,由于固體潤滑技術(shù)和激光技術(shù)的發(fā)展,有望對這一問題提出解決方法。而解決輥套表面粘輥問題最有實用價值的可能是材料表面改性

3、,實現(xiàn)輥套材料表面自潤滑。
　　本文采用激光熔覆技術(shù)在45鋼和Q235鋼上制備了稀土Ni60/納米Al2O3復(fù)合涂層,并對涂層成分、顯微組織、進行了觀察和分析,探討了納米Al2O3,稀土CeO2,以及各種工藝參數(shù)對涂層組織結(jié)構(gòu)及性能的影響,并且測試了這些納米復(fù)合涂層的顯微硬度和摩擦磨損性能,為制備性能優(yōu)異的陶瓷納米復(fù)合涂層提供了理論依據(jù)和具體的參考。研究結(jié)果表明:(1)工藝參數(shù)對激光熔覆稀土Ni60/納米Al2O3復(fù)合涂層質(zhì)量有很

4、大的影響。激光功率為3.2kw時,光斑直徑為13mm,涂層表面不平整,表層產(chǎn)生許多氧化物;在相同功率下,光斑直徑為5mm時,涂層表面光亮平整,且內(nèi)部組織細小。(2)激光熔覆Ni60/納米Al2O3復(fù)合涂層的組織特征為:在靠近基體較薄處依次為平面晶,平面晶外延生長成柱狀枝晶,表層為等軸晶組織,且組織較細。(3)稀土化合物CeO2和La2O3的加入極大的改善了涂層組織結(jié)構(gòu)和性能,加入適量稀土時,可獲得細小的組織結(jié)構(gòu)。(4)在本實驗的工藝參數(shù)

5、條件下,含CeO2和La2O3兩中激光熔覆涂層的相組成主要是:Fe-Ni-Cr、Cr7C3、Al1.1Ni0.9等相組成,兩種涂層內(nèi)均沒有明顯的Al2O3相和稀土氧化物相存在,Al2O3和稀土氧化物部分被溶解,或生成其它相,或燒損。(5)激光熔覆Ni60/納米Al2O3復(fù)合涂層與鋼對摩時,當CeO2含量較低時表現(xiàn)為嚴重粘著;CeO2含量為1.0％時,粘著磨損較輕,摩擦系數(shù)較小,磨損量減少;當CeO2含量較高時,主要表現(xiàn)為疲勞磨損。激光熔