文档介绍：中图分类号: 学校代码:10856
学号:M050110113

上海工程技术大学硕士学位论文

钢表面激光熔覆钴基合金层的组织
与耐磨性的研究

作者姓名:姜鹤明
指导教师:张光钧
专业:材料加工工程
学院:材料工程学院
申请学位:工学硕士
完成时间:2012 年 12 月

评阅人:
答辩委员会主席:
成员:
University Code:10856
Student ID:M050110113

RESEARCH ON MICROSTRUCTURE
AND WEAR RESISTANCE OF LASER
CLADDING CO-BASED ALLOY ON
STEELS

Candidate: Jiang Heming
Supervisor: Zhang Guangjun
Major: Material Process Engineering

School of Materials Engineering
Shanghai University of Engineering Science
Shanghai, . China
December, 2012
上海工程技术大学
学位论文原创性声明

本人郑重声明:所递交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究工作
所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已
经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中
以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

学位论文作者签名:
日期: 年月日
上海工程技术大学
学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留
并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人
授权上海工程技术大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检
索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
保密□,在年解密后适用本授权书。
本学位论文属于
不保密□。
(请在以上方框内打“√”)

学位论文作者签名: 指导教师签名:
日期: 年月日日期: 年月日
钢表面激光熔覆钴基合金层的组织与耐磨性的研究

摘要

本文采用 6kw 的横流 CO2 激光器在普通 40Cr 钢试样表面制备了添加经造粒的纳
米 WC/Co 和金属氧化物 SiO2、ZrO2 的钴基合金层。其中钴基合金中纳米 WC/Co 的
质量分数为 20%~30%~40%~45%~50%~60%,其中金属氧化物 SiO2、ZrO2 的质量分
数为 0%~10%~20%。采用聚焦光斑、连续窄带、多道搭接的激光扫描模式,经过激
光工艺参数和组分的优化,在试样表面制备了熔覆层裂纹缺陷少、组织分布均匀、与
基体呈冶金结合的钴基合金熔覆层。
利用扫描电镜、能量分散谱仪、X 射线衍射仪、金相显微镜、显微硬度计观察并
且分析了熔覆层的显微组织、成分分布、相组成。结果表明激光熔覆钴基合金制备的
添加纳米 WC/Co 和金属氧化物 SiO2、ZrO2 的钴基合金层的试样,具有晶粒细小、组
织均匀、少孔隙和裂纹、并与基体呈良好冶金结合的特征。试验测试分析结果表明熔
覆层中添加的纳米 WC/Co 经熔化、分解、形成高硬度的强化层结构。白亮色的强化
相呈网络状和弥散的点状分布,其中主要成分为 WC、W2C,强化相具有很高的硬度。
熔覆层中添加的金属氧化物 SiO2、ZrO2 有效的增加了激光熔覆过程中各种金属粉末
的润湿,减少了冷却过程中因不同成分和相之间的裂纹和气孔。
利用摩擦磨损试验机,在室温 23℃及高温 400℃,662g 及 1662g 载荷,经过磨
床打磨及未打磨的不同情况下,测试了熔覆层的摩擦系数和耐磨性。结合犁沟摩擦模
型和粘着摩擦模型分析了干摩擦条件下,摩擦材料表面微观粗糙峰的力学状态以及表
面的磨损模式。
试样测试分析结果表明,添加钴金属元素的合金熔覆层在 400℃高温下与常温
20℃下,摩擦系数稳定,没有出现大幅度的波动。在摩擦磨损试验机相同测试条件
下,改变摩擦磨损试验机的加载重量,即改变材料摩擦接触面的压强,在材料接触面
粗糙峰塑性形变范围内,摩擦系数随压强的增大而减小。通过建立的犁沟摩擦模型和
粘着摩擦模型,分析