分享：CeO2 加入含量對(duì)激光熔覆 WC增強(qiáng)鎳基合金涂層 組織與性能的影響

徐歡歡,林 晨,劉 佳,張 梁,申井義

(青島理工大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院,青島 266520) 

摘 要:以鎳包碳化鎢粉和 CeO2 粉的混合粉為原料,采用激光熔覆技術(shù)在42CrMo鋼表面制 備 WC增強(qiáng)鎳基合金涂層,研究原料中 CeO2 質(zhì)量分?jǐn)?shù)(0~2.0%)對(duì)涂層物相組成、顯微組織、硬 度和耐磨性能的影響。結(jié)果表明:添加 CeO2 后涂層的物相由 γ-(Ni,Fe)固溶體、Ni3Fe、WC、 Cr23C6、M7C3(M=Fe、Cr)以及少量的 CeNi3 組成;涂層與基體間形成了良好的冶金結(jié)合;當(dāng) CeO2 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%時(shí),組織致密均勻,細(xì)化效果最明顯;隨著 CeO2 含量的增加,涂層的硬度呈先 升高再下降的趨勢,摩擦因數(shù)和磨損量呈先降低后增加的趨勢;添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.0% CeO2 涂層的 平均硬度最高,為956.0HV,比未添加 CeO2 的提高了29%,平均摩擦因數(shù)和平均磨損體積最小, 分別為0.383,11.25×10 -3 mm 3,與未添加 CeO2 的分別降低了27%和20%,涂層的耐磨性能最 好,磨損機(jī)制為輕微的磨粒磨損。 

關(guān)鍵詞:激光熔覆;CeO2;WC增強(qiáng)鎳基合金涂層;組織;硬度;耐磨性能 

中圖分類號(hào):TG174.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1000-3738(2021)07-0027-08

0 引 言 

42CrMo鋼是一種常見的中碳低合金結(jié)構(gòu)鋼,具有強(qiáng)度高、韌性好以及淬火時(shí)變形小等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng) 用于制造車輛的曲軸和連桿、增壓器傳動(dòng)齒輪以及后 軸等重要零部件[1-2]。由于這些零部件在服役過程中 主要是作為運(yùn)動(dòng)件,經(jīng)常發(fā)生以磨粒磨損為主要機(jī)制 的失效,因此利用適當(dāng)?shù)膹?qiáng)化處理技術(shù)提高其表面摩 擦磨損性能具有重要的意義[3-4]。 

激光熔覆技術(shù)作為一種新型的表面改性技術(shù), 通過在金屬材料表面制備出具有耐磨、耐腐蝕和抗 高溫氧化性能的涂層來達(dá)到提高材料表面性能和降 低生產(chǎn)成本的目的[5]。在傳統(tǒng)的激光熔覆工藝中一 直存在著粉體與基體之間的熱膨脹系數(shù)和導(dǎo)熱系數(shù) 相差較大等問題,這些問題會(huì)導(dǎo)致熔覆層中出現(xiàn)粗 大晶粒、氣孔和裂紋等缺陷,從而嚴(yán)重制約了激光熔 覆技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用[6-7]。目前,國內(nèi)外研究 學(xué)者通過基體材料預(yù)熱處理、激光熔覆中施加同步 能量場、原料粉中添加稀土元素等輔助工藝來提高 激光熔覆層質(zhì)量,其中,在合金粉中添加稀土元素的 方法因具有凈化熔池、細(xì)化涂層組織、減少涂層缺 陷、提高涂層耐磨性能等作用而得到研究者們廣泛 的關(guān)注[8-9]。崔朋賀等[10]研究發(fā)現(xiàn),加入 Y2O3 能 有效促進(jìn)激光熔覆顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合涂層中增強(qiáng) 相的形成,涂層中的氣孔和夾雜物數(shù)量減少,增強(qiáng)相 細(xì)化且分布更均勻,同時(shí)涂層和基體的結(jié)合性能提 高。張光耀等[11]研究發(fā)現(xiàn),添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%CeO2 可以有效減少激光熔覆 Ni60合金涂層中孔洞和裂 紋的數(shù)量,改善涂層的組織形態(tài)。WENG 等[12]研 究發(fā)現(xiàn),添加 CeO2 可以改善多相增強(qiáng)鈷基合金涂 層的 顯 微 組 織,提 高 顯 微 硬 度 和 耐 磨 性 能。LI 等[13]研究發(fā)現(xiàn),添加 Y2O3 可以細(xì)化 TiB/TiC復(fù)合 涂層的初生相組織,改善組織均勻性,并提高涂層的 韌性?？梢钥闯?添加適量的稀土元素能夠明顯改 善熔覆層的組織和性能。

激光熔覆 WC 增強(qiáng)鎳基合金涂層具有晶粒細(xì) 小、硬度高以及耐磨性良好等優(yōu)點(diǎn)[14-15],目前相關(guān) 研究主要集中在優(yōu)化工藝參數(shù)方面,而有關(guān)稀土元 素對(duì)其組織和性能影響的研究報(bào)道很少。因此,作 者選用較大光斑直徑、多道搭接的激光熔覆工藝,在 42CrMo鋼基體表面制備 WC 增強(qiáng)鎳基合金涂層, 研究了熔覆原料中 CeO2 含量對(duì)涂層顯微組織、物 相組成、顯微硬度以及耐磨性能的影響。 

1 試樣制備與試驗(yàn)方法

基體材料為42CrMo鋼,采用電火花切割機(jī)將其 切割成尺寸為60mm×40mm×15mm 的試樣,用砂紙打磨去除表面氧化皮,然后用無水乙醇和丙酮清洗 表面,晾干待用。熔覆主原料選用中國冶金科學(xué)院生 產(chǎn)的具有核殼結(jié)構(gòu)的鎳 包 碳 化 鎢 粉,粒 徑 為 48~ 106μm,化學(xué)成分如表1所示。在鎳包碳化鎢粉中添 加質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0,0.5%,1.0%,1.5%,2.0%的純 度不低于99%的 CeO2 粉,CeO2 粉呈團(tuán)簇狀,如圖 1所示;采用行星式球磨機(jī)將粉體混合均勻,球磨轉(zhuǎn) 速為300r·min -1,球磨時(shí)間為2h。選用質(zhì)量分?jǐn)?shù) 為20%的松香酒精溶液作為黏結(jié)劑,在培養(yǎng)皿中與 混合粉體攪拌均勻后,將其預(yù)置于基體表面,預(yù)置厚 度為1.5mm,然后放入80 ℃烘箱中保溫4h。

采用 FL020型光纖激光器進(jìn)行激光熔覆試驗(yàn), 采用經(jīng)多次正交試驗(yàn)得到的最優(yōu)工藝參數(shù):激光功 率1400 W,掃描速度5mm·s -1,光斑直徑4mm, 多道熔覆搭接率40%。在熔覆試驗(yàn)過程中為了防 止涂層高溫氧化,采用純度99.9%的氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù) 氣體,氣體流量為15L·min -1。

采用 D/Max2500PC 型 X 射線衍 射 儀 (XRD) 分析涂層 的 物 相 組 成,采 用 銅 靶,Kα1 射 線 波 長 為 0.15418nm,管電壓為40kV,掃描速率為 5 (°)· min -1。在熔覆試樣上截取尺寸為10mm×10mm× 10mm 的試樣,經(jīng)打磨拋光,用王水(體積比1∶3的 HNO3 與 HCl混合溶液)腐蝕60s后,采用 Merlin Compact型場發(fā)射掃描電子顯微鏡(SEM)觀察截 面形貌;將涂層表面磨至沒有明顯劃痕,經(jīng)王水腐蝕 后采用 SEM 觀察涂層中部表面微觀形貌,用附帶 的能譜儀(EDS)分析涂層的微區(qū)化學(xué)成分。采用 FM700型顯微硬度計(jì)測試涂層試樣的截面顯微硬 度 ,載荷為5N,保載時(shí)間為5s,測試位置為由涂層與基體的結(jié)合界面向兩側(cè)每隔0.1 mm 處,相同距 離處測3次取平均值。在涂層試樣上截取尺寸為 10mm×10mm×15mm 的試樣,采用 UMT-3型 多功能摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行摩擦磨損試驗(yàn),對(duì)磨件 為Si3N4 陶瓷球,載荷為20N,試驗(yàn)時(shí)間為20min, 運(yùn)動(dòng)方式為往復(fù)運(yùn)動(dòng);試驗(yàn)結(jié)束后,用表面粗糙度儀 測磨痕截面輪廓,在磨痕兩端及中間位置分別測量 一次,通過積分得到磨痕的平均截面積,計(jì)算出涂層 的磨損體積;采用SEM 觀察涂層的磨損形貌。 

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論 

2.1 物相組成 

由圖2可知,加入不同質(zhì)量分?jǐn)?shù) CeO2 涂層的 物相組 成 基 本 相 同,均 主 要 由 γ-Ni(Fe)固 溶 體、 Ni3Fe、Cr23C6、WC、M7C3(M=Fe,Cr)等組成。涂 層中添加 CeO2 后,2θ為44°,51°,75°處對(duì)應(yīng)的衍射 峰變寬,衍射強(qiáng)度也相應(yīng)變強(qiáng),說明適量 CeO2 的加 入可以起到細(xì)化涂層晶粒、改善晶體結(jié)構(gòu)完整性的 作用;當(dāng) CeO2 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%時(shí),此3處對(duì)應(yīng)的 衍射峰最寬,衍射強(qiáng)度也相應(yīng)最強(qiáng),說明涂層的晶粒 細(xì)化效果最好,晶體結(jié)構(gòu)的完整性較強(qiáng);添加 CeO2 后,涂層的 XRD 譜中還出現(xiàn)了強(qiáng)度較弱的 CeNi3 的衍射峰,說明部分 CeO2 在激光束高熱輻照作用 下形成 了 鈰 離 子 并 與 其 他 元 素 發(fā) 生 反 應(yīng) 生 成 了 CeNi3 相。 

2.2 宏觀與微觀形貌以及微區(qū)化學(xué)成分 

由圖3可以看出,涂層與基體間均形成了良好 的冶金結(jié)合。熔覆材料為鎳包碳化鎢和 CeO2 的混 合粉體,CeO2 的含量過低,結(jié)合 XRD 分析結(jié)果可 知涂層中的大片白色區(qū)域?yàn)?WC 聚集區(qū)。未添加 CeO2(CeO2 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0)時(shí),涂層中存在氣孔和 裂紋。添加 CeO2 涂層中未出現(xiàn)氣孔、裂紋等缺陷。 當(dāng) CeO2 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%時(shí),涂層中 WC聚集現(xiàn)象 得到一定改善;當(dāng) CeO2 質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大至1.0%時(shí), 涂層中 WC 聚 集 區(qū) 明 顯 減 少,且 其 分 布 均 勻;當(dāng) CeO2 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%~2.0%時(shí),涂層中又開始 出現(xiàn)大 量 WC 聚 集 區(qū),并 且 隨 著 CeO2 含 量 的 增 加,WC聚集現(xiàn)象越來越嚴(yán)重。由此可知,添加適 量的 CeO2 能夠提高熔池中熔融金屬的流動(dòng)性,減小快速冷卻 所 產(chǎn) 生 的 熱 應(yīng) 力,使 反 應(yīng) 生 成 的 氣 體 及時(shí)從熔池 中 逸 出,避 免 涂 層 中 出 現(xiàn) 裂 紋 和 氣 孔 缺陷,還能夠減輕 WC的聚集現(xiàn)象,使涂層的成分 更加均勻。 

由圖4可以看出,涂層微觀形貌受 CeO2 含量 的影響比較明顯。未添加 CeO2 的涂層主要由粗大 柱狀晶和魚骨狀枝晶組成,且存在大量的 WC 顆粒 聚集區(qū),組織分布非常不均勻;當(dāng) CeO2 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.5%時(shí),涂層組織中粗大的柱狀晶和枝晶含量減 少,說明組織開始出現(xiàn)細(xì)化傾向,但細(xì)化效果不明 顯;當(dāng) CeO2 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%時(shí),涂層主要由細(xì)小 枝晶和針狀組織組成,枝晶生長方向性明顯減弱,組 織致密、均勻,粗大柱狀晶被打斷成細(xì)小的胞狀晶, 涂層 組 織 細(xì) 化 明 顯,WC 聚 集 區(qū) 域 明 顯 減 少;當(dāng) CeO2 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%~2.0%時(shí),涂層中出現(xiàn)了粗 大的樹枝狀枝晶和枝晶間的共晶組織,組織分布不 均勻,尤其是當(dāng) CeO2 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.0%時(shí),涂層中 聚集了大量 WC 顆粒,成分偏析明顯,組織分布混 亂。由此可知,當(dāng) CeO2 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%時(shí),CeO2 對(duì)涂層晶粒細(xì)化效果最明顯。 

由圖5可以看出,鉻、鎢、鎳、硅、鐵、碳等元素在 掃描區(qū)域內(nèi)的分布較均勻。在高能激光束的照射作 用下,CeO2 分解為氧和鈰;鈰是表面活性元素,通 常偏聚于枝晶間界面處,會(huì)降低體系的自由能以及 凝固過程中晶核和熔體間的表面張力和界面能[16], 導(dǎo)致晶粒生長的驅(qū)動(dòng)力降低、晶體的生長速率減小; 一部分鈰元素還可與硫、磷、硅等有害元素結(jié)合形成 低熔點(diǎn)共晶化合物,并在凝固過程中隨著熔體上浮 而形成熔渣[17]。多數(shù)稀土元素的原子半徑很大,易 失去電子形成正離子而在激光熔覆凝固過程中與其 他元素結(jié)合形成穩(wěn)定的化合物,其中 CeNi3 能夠增 加熔池中涂層的形核質(zhì)點(diǎn)數(shù)量,加快形核速率,提高 形核率。同時(shí),CeO2 還可作為異質(zhì)形核質(zhì)點(diǎn),通過 降低臨界形核能來促進(jìn)形核,從而細(xì)化涂層晶粒。 可見,添加適量的稀土元素能夠起到促進(jìn)形核、凈化 熔池、細(xì)化晶粒的作用,并最終達(dá)到改善涂層顯微組 織的目的。但是,過量的 CeO2 不僅不會(huì)促進(jìn)氣體 和雜質(zhì)的及時(shí)排出,還會(huì)降低熔池中熔體的流動(dòng)性, 使得熔池中的元素混合不均勻,造成涂層中成分偏 析現(xiàn)象明顯。 為了進(jìn)一步分析涂層中不同結(jié)構(gòu)組織的成分, 對(duì)添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.0%CeO2 的涂層的典型區(qū)域(如 圖6所示)的化學(xué)成分進(jìn)行分析,結(jié)果如表2所示。 由表2可知:A 和 C點(diǎn)的鎳含量較高,結(jié)合 XRD 分 析 結(jié) 果 和 金 屬 結(jié) 晶 理 論 推 斷 分 別 為 γ-Ni(Fe)和 Ni3Fe;B點(diǎn)為粗大柱狀晶,鉻質(zhì)量分?jǐn)?shù)為67.28%, 可推斷該位置主要由 Cr23C6 和 M7C3 等間隙化合 物組成,這可能是因?yàn)樵诩す馊鄹驳目焖倌踢^程 中,添加的稀土元素使鉻元素產(chǎn)生了偏聚效應(yīng)[18], 并與涂層中彌散分布的碳元素結(jié)合生成了新的碳化物;D點(diǎn)呈亮白色,鎢、碳元素含量相對(duì)較高,證明該 處可能為 WC 顆粒。在該區(qū)域各點(diǎn)處均未檢測出 鈰元素的存在,可能是由于其含量過低所致。

2.3 顯微硬度 

由圖7可以看出,隨著 CeO2 含量的增加,涂層 硬度呈先升高再下降的趨勢,且涂層的硬度均高于 基體的。計(jì)算得到添加質(zhì)量分?jǐn)?shù) 0,0.5%,1.0%,1.5%,2.0% CeO2 涂 層 的 平 均 顯 微 硬 度 分 別 為 739.4,798.5,956.0,867.6,881.4HV?？芍?dāng)CeO2 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%時(shí),涂層的平均顯微硬度最高,比 未添加 CeO2 的涂層硬度提高了約29%,且硬度分 布曲線較平緩,這是因?yàn)榧尤氲?CeO2 具有凈化、細(xì) 化組織的作用,能使涂層中 WC 增強(qiáng)相和 Cr23C6、 M7C3 等硬質(zhì)相的分布更加均勻,細(xì)晶強(qiáng)化及彌散 強(qiáng)化效果更加明顯。材料的屈服強(qiáng)度與晶粒尺寸符 合 Hall-Petch關(guān)系[19],即材料的屈服強(qiáng)度會(huì)隨著晶 粒直徑的減小而增大,相應(yīng)材料的硬度也會(huì)隨之增 大。然而,當(dāng)添加 CeO2 質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過1.0%時(shí),涂 層的顯微硬度反而下降,這可能是因?yàn)?CeO2 的添 加量超過一定值時(shí),液態(tài)金屬的流動(dòng)性降低,從而降 低了晶體 結(jié) 構(gòu) 的 完 整 性,同 時(shí) 也 導(dǎo) 致 成 分 偏 析 現(xiàn) 象 明顯,組織缺陷增多,彌散強(qiáng)化效果減弱,所以涂層硬度降低。添加適 量 的 CeO2 可 以 抑 制 組 織 疏 松,加快熔體的流動(dòng),并且能夠降低成分偏析程度, 減少氣孔等缺陷數(shù)量,使涂層組織趨于均勻化,從而 提高涂層的顯微硬度。

2.4 摩擦磨損性能 

由圖8可知,涂層的摩擦因數(shù)均隨著磨損時(shí)間 的延長呈先快速上升后趨于平穩(wěn)的趨勢。計(jì)算得 到,添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)0,0.5%,1.0%,1.5%,2.0% CeO2 的涂層的平均摩擦因數(shù)分別為0.527,0.486,0.383, 0.429,0.443。由圖9可以看出,隨著 CeO2 含量的 增加,涂層的磨損體積呈先降低后增加的趨勢。根 據(jù) Holm-Archard磨損理論[20]可知,材料的硬度與 磨損量成反比;磨損試驗(yàn)結(jié)果與該理論相吻合。添 加 CeO2 后涂層的摩擦因數(shù)和磨損量均小于未添加 CeO2 的,且當(dāng) CeO2 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%時(shí),平均摩擦 因數(shù)和平均磨損體積均最小,分別為0.383,11.25× 10 -3 mm 3,比未 添 加 CeO2 的 分 別 降 低 了 27% 和 20%,且摩擦因數(shù)曲線波動(dòng)相對(duì)平緩。添加適量的 稀土元素能夠促進(jìn)晶粒細(xì)化,減少組織缺陷數(shù)量,降 低成分偏 析 程 度,并 且 組 織 中 均 勻 分 布 的 增 強(qiáng) 相 WC和硬質(zhì)相 Cr23C6 起到良好的抗磨作用,從而提 高了 涂 層 的 耐 磨 性 能。 當(dāng) CeO2 的 質(zhì) 量 分 數(shù) 為 1.5%和2.0%時(shí),摩擦因數(shù)和磨損量較大,這是因?yàn)? 過量的稀土元素會(huì)降低熔池的流動(dòng)性,導(dǎo)致成分偏 析程度增大,組織均勻性變差;大量硬質(zhì)相的聚集降低了涂層的韌性,增加了磨損時(shí)涂層的崩損概率,使 得摩擦過程中的裂紋更容易向脆性面擴(kuò)展,最終造 成磨損加劇,耐磨性降低。 由圖10可以看出:未添加 CeO2 涂層的磨損機(jī)制主要為黏著磨損和疲勞磨損,這是因?yàn)殡S著摩擦 磨損的進(jìn)行,表面裂紋和氣孔等缺陷處的涂層材料 在對(duì)磨件的反復(fù)碾壓下開始出現(xiàn)塑性變形,并逐漸 向裂紋和氣孔周圍擴(kuò)散,導(dǎo)致材料的抗黏結(jié)能力下 降,表面材料剝落,造成涂層表面附著較多片狀磨 屑,從而形成嚴(yán)重的疲勞磨損和黏著磨損;當(dāng) CeO2 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%時(shí),磨損表面較未添加 CeO2 的平 整,表面僅存在少量塊狀磨屑,磨損機(jī)制主要為磨粒 磨損和輕微的黏著磨損,這是由于添加的 CeO2 改 善了涂層的顯微組織,提高了涂層的硬度,增強(qiáng)了涂 層的抗黏結(jié)能力;當(dāng) CeO2 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%時(shí),磨 痕最淺且磨損表面最平整,磨損機(jī)制為輕微的磨粒 磨損,這是因?yàn)榇藭r(shí)涂層組織最致密,成分最均勻, 未出現(xiàn)氣孔和裂紋等缺陷,涂層的顯微硬度最高,耐 磨性良好;當(dāng) CeO2 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%~2.0%時(shí),磨 痕比較明顯,磨損表面存在較深的犁溝,且有大塊涂 層材料剝落現(xiàn)象,磨損機(jī)制主要為磨粒磨損和輕微 的疲勞磨損,這是因?yàn)榇藭r(shí)涂層內(nèi) WC和 Cr23C6 等 硬質(zhì)相聚集明顯,對(duì)磨過程中塊狀的硬質(zhì)相從涂層 表面脫落,在循環(huán)摩擦力的作用下形成微切削刃,反 復(fù)刮擦磨損表面從而形成犁溝。 

3 結(jié) 論 

(1)在鎳包碳化鎢粉中添加 CeO2 后,激光熔 覆涂 層 由 γ-Ni(Fe)固 溶 體、Ni3Fe、Cr23C6、WC、 M7C3(M=Fe、Cr)以及少量 CeNi3 等物相組成;涂 層與基體間形成了良好的冶金結(jié)合,當(dāng) CeO2 質(zhì)量 分?jǐn)?shù)為1.0%時(shí),涂層中 WC 顆粒聚集區(qū)減少且分 布均勻,未出現(xiàn)氣孔、裂紋等缺陷。

(2)未添加 CeO2 的涂層主要由粗大柱狀晶和 魚骨狀枝晶組成,組織分布不均勻;當(dāng) CeO2 質(zhì)量分 數(shù)為0.5%時(shí),涂層組織中粗大的柱狀晶和枝晶含 量減少,組織開始出現(xiàn)細(xì)化傾向;當(dāng) CeO2 質(zhì)量分?jǐn)?shù) 為1.0%時(shí),涂層主要由細(xì)小枝晶和針狀組織組成, 組織致密均勻,細(xì)化效果最明顯;當(dāng) CeO2 質(zhì)量分?jǐn)?shù) 為1.5%~2.0%時(shí),涂層中出現(xiàn)了粗大的樹枝狀枝 晶和枝晶間的共晶組織,成分偏析較明顯。

(3)隨著 CeO2 含量的增加,涂層的硬度呈先 升高再下降的趨勢,摩擦因數(shù)和磨損量呈先降低后 增加的趨勢;在細(xì)晶強(qiáng)化、彌散強(qiáng)化機(jī)制作用下,添 加質(zhì)量分?jǐn)?shù) 1.0% CeO2 涂層的平均硬度最高,為 956.0HV,比未添加 CeO2 涂層的提高了29%,平 均摩擦因 數(shù) 和 平 均 磨 損 體 積 最 小,分 別 為 0.383, 11.25×10 -3 mm 3,比未添加 CeO2 的分別降低了 27%和20%,涂層的耐磨性能最好,磨損機(jī)制為輕 微的磨粒磨損。 

參考文獻(xiàn): 

[1] 疏達(dá),崔祥祥,李鑄國,等.納米 WC增強(qiáng) Ni基涂層組織及摩擦 磨損性能[J].激光與光電子學(xué)進(jìn)展,2020,57(21):179-187. SHUD,CUIXX,LIZG,etal.Microstructureandfriction andwearpropertyofnano-WCreinforcedNi-basedcoating[J]. Laser& OptoelectronicsProgress,2020,57(21):179-187. 

[2] JUJ,ZHOU Y,KANG M D,etal.Optimizationofprocess parameters,microstructure,andpropertiesoflasercladding Fe-basedalloyon42CrMosteelroller.[J].Materials(Basel, Switzerland),2018,11(10):2061.

[3] 劉明磊,劉芳,陸興.激光熔覆 Ni30WC合金粉末修補(bǔ)42CrMo 鋼的研究[J].大連交通大學(xué)學(xué)報(bào),2017,38(4):130-133. LIU M L,LIU F,LU X.Repairof42CrMosteelbylaser claddingNi30WCalloypowder[J].JournalofDalianJiaotong University,2017,38(4):130-133. 

[4] 顧建,李冬青,王開明.42CrMo鋼表面激光熔覆鎳基復(fù)合熔覆 層組織和性能的研究[J].熱加工工藝,2019,48(24):111-114. GUJ,LID Q,WANG K M.Studyon microstructureand properties oflaser coated Ni-based composite coating on 42CrMosteel[J].Hot WorkingTechnology,2019,48(24): 111-114. 

[5] 申井義,林晨,姚永強(qiáng),等.超聲振動(dòng)對(duì)激光熔覆涂層組織與性 能的影響[J].表面技術(shù),2019,48(12):226-232. SHENJY,LIN C,YAO Y Q,etal.Effectofultrasound vibrationon microstructureandpropertiesoflasercladding coatings[J].SurfaceTechnology,2019,48(12):226-232. 

[6] LIANG H,YAO H W,QIAO D X,etal.Microstructures andwearresistanceofAlCrFeNi2W0.2Nbx high-entropyalloy coatingspreparedbylasercladding[J].JournalofThermal SprayTechnology,2019,28(6):1318-1329. 

[7] 鄒小斌,尹登科,谷建軍.關(guān)于激光熔覆裂紋問題的研究[J].激 光雜志,2010,31(5):44-45. ZOU XB,YIN D K,GUJJ.Researchoncrackingoflaser cladding[J].LaserJournal,2010,31(5):44-45. 

[8] QUAZIM M,FAZAL M A,HASEEB A S M A,etal. Effect of rare earth elements and their oxides ontribomechanicalperformanceoflasercladdings:A review [J]. JournalofRareEarths,2016,34(6):549-564.

[9] STANFORD N,ATWELL D,BEER A,etal.Effect of microalloying with rare-earth elements on the texture of extruded magnesium-basedalloys[J].Scripta Metallurgica, 2008,59(7):772-775. 

[10] 崔朋賀,杜壯壯,張浩,等.稀土 Y2O3 添加對(duì)激光熔覆層開裂 敏感性的影響[J].應(yīng)用激光,2016,36(3):239-246. CUIP H,DU ZZ,ZHANG H,etal.EffectofY2O3 on crackingsusceptibilityofthelaser-cladcoatings[J].Applied Laser,2016,36(3):239-246. 

[11] 張光耀,王成磊,高原.稀土 CeO2 在6063Al表面 Ni基激光 熔覆中的作用機(jī)制[J].稀有金屬材料與工程,2016,45(4): 1003-1007. ZHANG G Y,WANG C L,GAO Y.Mechanism ofrare earthCeO2 onthe Ni-basedlasercladdinglayerof6063Al surface[J].RareMetalMaterialsandEngineering,2016,45 (4):1003-1007

[12] WENGF,YU HJ,CHEN CZ,etal.FabricationofCobasedcoatingsontitaniumalloybylasercladdingwithCeO2 addition[J].MaterialsandManufacturingProcesses,2016,31 (11):1461-1467. 

[13] LIJ,LUO X,LIGJ.EffectofY2O3 onthesliding wear resistance of TiB/TiC-reinforced composite coatings fabricatedbylasercladding[J].Wear,2014,310(1/2):72- 82. 

[14] 申井義,林晨,姚永強(qiáng),等.Ni60合金包覆 WC 粉激光熔覆涂 層的組織與性能[J].機(jī)械工程材料,2020,44(7):18-22. SHENJY,LIN C,YAO Y Q,etal.Microstructureand propertiesofNi60alloypackage WCpowderlasercladding coating[J].Materialsfor MechanicalEngineering,2020,44 (7):18-22. 

[15] ZHU S M,ZHANG Y D.The microstructureand wearresistantpropertiesoflasercladding Ni-based WCalloyon Q345steelsurface[J].Applied Mechanicsand Materials, 2014,3207:189-192. 

[16] 劉頔,李敏,黃堅(jiān),等.CeO2 含量對(duì)激光熔覆 TiB/TiN 涂層顯 微組織和性能的影響[J].中國激光,2017,44(12):1202009. LIU D,LIM,HUANGJ,etal.EffectofCeO2contenton microstructuresandpropertiesofTiB/TiNcoatingbylaser cladding[J].ChineseJournalofLasers,2017,44(12): 1202009. 

[17] 王震,閆 岸 如, 王 智 勇.CeO2 稀 土 對(duì) 激 光 熔 覆 Zr60Al10Ni10Cu20 金屬玻璃復(fù)合涂層性能改善的研究[J].金 屬功能材料,2015,22(01):17-20. WANGZ,YAN A R,WANG Z Y.EffectsofCeO2rareearth addition-on enhancement-of microstructure and mechanical-properties of Zr60Al10Ni10Cu20 metallic glass compositecoatingsbylasercladding[J].MetallicFunctional Materials,2015,22(1):17-20. 

[18] 何驊波,戴姣燕,楊夢夢,等.稀土CeO2 對(duì) Ni60A 激光熔覆層 組織與性能的影響[J].兵器材料科學(xué)與工程,2017,40(6): 83-87. HE HB,DAIJY,YANG M M,etal.EffectofCeO2on microstructuresandpropertiesofNi60Alasercladdinglayer [J].Ordnance MaterialScienceandEngineering,2017,40 (6):83-87. 

[19] 劉陽,曾令可.碳化鈦陶瓷及應(yīng)用[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版 社,2008:13-14. LIU Y,ZENG L K.Titanium carbideceramicsandits application[M].Beijing:ChemicalIndustryPress,2008:13- 14. 

[20] 李美艷,韓彬,王勇,等.超聲振動(dòng)對(duì)激光熔覆 Ni55涂層組織 及性能影響[J].材料熱處理學(xué)報(bào),2015,36(10):199-203. LIM Y,HAN B,WANG Y,etal.Effectofultrasonic vibrationon microstructureandpropertyoflasercladding Ni55 coating [J]. Transactions of Materials and Heat Treatment,2015,36(10):199-203. 

（文章來源：材料與測試網(wǎng)-機(jī)械工程材料 > 45卷 > 7期 (pp:27-34)）