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本文针对铜基体耐磨性能差的问题,研究在铜表面制备具有良好耐磨性、抗热震性能,且与铜基体具有良好结合的激光熔覆层。该研究一方面为克服由于铜对激光束高的反射率和高导热性造成的难以用激光制备优质熔覆层的难题摸索经验;另一方面为具有耐磨、耐蚀、抗热震要求的重要铜工件表面的工业化应用提供前期研究。
本文首先采用超音速火焰喷涂的方式在铜基体上喷涂一层NiCrWB或Ni40等镍基自熔合金,然后用万瓦级CO2横流激光器进行激光熔覆试验。利用OM、SEM、XRD等手段对熔覆前后的NiCrWB喷涂层、NiCrWB激光熔覆层,以及进行对比试验的Ni-Co电镀层和Ni40熔覆层的组织结构与物相成分进行了分析研究。用销盘式摩擦磨损机对NiCrWB喷涂层、NiCrWB激光熔覆层和Ni-Co电镀层进行了常温摩擦磨损试验,并对各个涂层表面摩擦磨损机理进行了研究。用高温电阻加热炉对Ni40喷涂层、Ni40熔覆层和Ni-Co电镀层进行热震试验,对比并分析了各个涂层的抗热震性能。
试验结果发现,激光熔覆对于改善涂层质量有着重要的作用。NiCrWB喷涂层在经过激光重熔后,组织致密均匀,耐磨性能和抗热震性能均得到了极大的改善,和相同材料的喷涂层与Ni-Co电镀层相比,激光熔覆层的耐磨性能和抗热震性能都最好,具有较大的综合性能优势。
本文成功制备出了具有无缺陷、结合优良的激光熔覆层,并且研究了激光熔覆层组织形貌和物相组成,包括钨相带的研究和冶金结合层的研究等。本文还对喷涂层、熔覆层和电镀层的摩擦磨损机理以及抗热震性能进行了分析。