40Cr刀具钢表面激光熔覆钴基碳化物复合涂层的组织与性能

发布时间：2018-10-20 11:30

【摘要】：以WC、Ti C、Co和Co50合金粉末为原料,通过设计不同的成分配比,在40Cr刀具钢表面激光熔覆了WC/Co、WC/Co50和WC-Ti C/Co50钴基碳化物复合涂层。借助XRD、OM、SEM和EDS等表征手段分析了粉末成分配比和激光熔覆工艺参数对刀具表面复合涂层物相结构、宏观形貌和微观组织的影响。结果表明,当激光功率为4.2 k W,扫描速度为350 mm/min时,制备的WC/Co50和WC-Ti C/Co50复合涂层表面形貌良好,平整连续且无宏观裂纹。硬度测试和摩擦磨损试验表明,复合涂层具有高的硬度和良好的耐磨性,最高显微硬度达到1211 HV0.2,最低磨损失重2.1 mg,分别为基材的3.03倍和34.4%。熔覆层中大量存在的WC、Ti C以及原位自生的W2C、Fe3W3C等碳化物增强相对提高复合涂层的硬度和耐磨性起到了主要作用。
[Abstract]:WC/Co,WC/Co50 and WC-Ti C/Co50 cobalt based carbides were coated on the surface of 40Cr tool steel by laser cladding with WC,Ti Co and Co50 alloy powder by designing different composition ratios. By means of XRD,OM,SEM and EDS, the effects of powder composition ratio and laser cladding process parameters on the phase structure, macroscopic morphology and microstructure of the composite coating on the tool surface were analyzed. The results show that when the laser power is 4.2 kW and the scanning speed is 350 mm/min, the surface morphology of the WC/Co50 and WC-Ti C/Co50 composite coatings is good, smooth and continuous without macroscopic cracks. The hardness test and friction and wear test show that the composite coating has high hardness and good wear resistance. The highest microhardness reaches 1211 HV0.2, and the minimum wear weight loss 2.1 mg, is 3.03 times and 34.4 times of that of the substrate, respectively. A large number of WC,Ti C and in-situ W2CfFe3W3C carbides in the cladding layer play a major role in improving the hardness and wear resistance of the composite coatings.
【作者单位】： 昆明理工大学材料科学与工程学院;
【基金】：国家自然科学基金(61368003,51165015)
【分类号】：TG174.4

【参考文献】

相关期刊论文 前9条

1 张国福,宋天民,尹成江,管建军;机械振动焊接对焊缝及热影响区金相组织的影响[J];焊接学报;2001年03期

2 何强;苏华礼;刘宏昭;叶军;;高速主轴用40Cr钢的激光相变硬化工艺[J];中国激光;2009年08期

3 刘洪喜;唐淑君;蔡川雄;张晓伟;王传琦;蒋业华;;模具钢表面激光原位制备Ni基合金复合涂层的微结构与性能[J];中国激光;2013年06期

4 王要利;于华;石红信;邱然峰;张柯柯;;40Cr钢表面电火花沉积WC的界面行为[J];材料热处理学报;2013年08期

5 周野飞;高士友;王京京;;激光熔覆高碳铁基合金组织性能研究[J];中国激光;2013年12期

6 姚爽;刘洪喜;张晓伟;李琦;张旭;;H13钢表面激光原位自生TiC颗粒增强复合涂层的微观结构和摩擦磨损性能[J];中国激光;2014年10期

7 吴岸琪;刘其斌;秦水介;;Influence of yttrium on laser surface alloying organization of 40Cr steel[J];Journal of Rare Earths;2011年10期

8 张辉;邹勇;邹增大;史传伟;;Effects of CeO_2 on microstructure and corrosion resistance of TiC-VC reinforced Fe-based laser cladding layers[J];Journal of Rare Earths;2014年11期

9 董红刚;于连震;高洪明;邓德伟;周文龙;董闯;;TiAl合金/40Cr钢摩擦焊接头的组织与力学性能(英文)[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2014年10期

【共引文献】

相关期刊论文 前10条

1 张雁军,周荣林,吴敏生;电弧超声改善Ti6Al4V焊接接头性能的研究[J];电焊机;2005年09期

2 管建军,宋天民,张国福,尹成江;机械振动对焊接熔池金属凝固过程的影响[J];抚顺石油学院学报;2001年04期

3 王倩;丁霞;李保民;董庆信;杜伟;李木森;;40Cr钢棒料的质量检验和重结晶退火工艺研究[J];热处理技术与装备;2011年06期

4 杜大明;魏圣泉;白小波;;激光热处理对40Cr钢组织和性能的影响[J];热处理技术与装备;2012年03期

5 段海平,冯弘,赵清华;振动对改善锡-锑合金密度偏析的研究[J];机械工程材料;2005年07期

6 李金方;司丽丽;杨庆文;;船体舱口焊后波浪变形的消除方法研究[J];装备制造技术;2008年09期

7 谭友宏;刘敏;马文有;;激光表面合金化的研究进展[J];材料研究与应用;2012年02期

8 唐淑英;曹惠芳;马若群;王锋;;基于不同焊接条件下接头组织和断裂韧度分析[J];装备制造技术;2012年09期

9 杨庆祥;周野飞;杨育林;齐效文;;Fe-Cr-C系耐磨堆焊合金研究进展[J];燕山大学学报;2014年03期

10 雷剑波;顾振杰;牛伟;王云山;;高功率半导体激光宽带熔覆WC-NiSiB耐磨涂层的组织结构与性能[J];粉末冶金材料科学与工程;2015年02期

相关博士学位论文 前3条

1 卢庆华;振动对焊接接头组织与性能的影响及其工程应用[D];上海交通大学;2008年

2 许惠斌;SiCp/ZL101A复合材料振动辅助非真空半固态扩散钎焊[D];哈尔滨工业大学;2007年

3 王传琦;机械振动作用下激光熔覆镍基合金涂层凝固组织及应力控制研究[D];昆明理工大学;2013年

相关硕士学位论文 前10条

1 黄婧芝;水中超声频脉冲等离子弧切割方法及工艺研究[D];江苏科技大学;2011年

2 韩波;超声振动在低合金高强钢电渣焊外场优化中的应用[D];上海交通大学;2011年

3 王初傲;振动条件下高强钢焊缝组织及性能的研究[D];沈阳工业大学;2012年

4 赵婷;SiCp/ZL101A非真空振动液相扩散连接下氧化膜去除工艺及机理研究[D];哈尔滨工业大学;2006年

5 胡正;应用于振动焊接的微振动平台的研制[D];浙江大学;2006年

6 段满意;SiCp/ZL101A复合材料振动钎焊缺陷去除工艺研究[D];哈尔滨工业大学;2007年

7 翁路露;随焊旋转挤压工艺控制应力变形的研究[D];哈尔滨工业大学;2008年

8 陈翔;机械振动改善等离子熔覆涂层组织及性能的机理与应用研究[D];山东科技大学;2009年

9 何从辉;涡旋等离子切割电极烧蚀及切口硬度研究[D];江苏科技大学;2010年

10 徐文;新型轧辊钢等离子束表面强化技术研究[D];华中科技大学;2012年

【二级参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 王华明,张凌云,李安,蔡良续,汤海波;金属材料快速凝固激光加工与成形[J];北京航空航天大学学报;2004年10期

2 杨连斌;俞友军;赵杰荣;周健松;雷自强;陈建敏;;激光原位合成NiAl金属间化合物覆层的性能[J];中国表面工程;2010年05期

3 郝建军;卜志国;赵建国;刘洪杰;马跃进;;TC4钛合金电火花沉积反应合成Ti(CN)涂层[J];材料科学与工艺;2009年03期

4 陈瑶,王华明;激光熔覆TiC/FeAl复合材料涂层显微组织及初生TiC生长机制研究[J];稀有金属材料与工程;2003年07期

5 原津萍;张平;梁志杰;马琳;;Mo,CeO_2对镍基合金激光熔覆层组织及性能影响[J];稀有金属材料与工程;2008年01期

6 马海波;张维平;;钛合金表面激光熔覆钴基复合涂层的组织和性能[J];稀有金属材料与工程;2010年12期

7 吕晓卫;林鑫;曹永青;胡江;高勃;黄卫东;;工艺参数和热处理对纯钛表面激光熔覆原位合成羟基磷灰石涂层中物相组成的影响[J];稀有金属材料与工程;2011年04期

8 张晓伟;刘洪喜;蒋业华;王传琦;曾维华;;Ti6Al4V合金表面激光熔覆功能复合涂层研究进展[J];稀有金属材料与工程;2012年01期

9 王孟;刘宗德;宝志坚;;H13钢汽车热锻模具失效机理分析[J];锻压技术;2008年04期

10 李刚;邱玲;邱星武;;40Cr激光熔凝硬化组织形态及硬度研究[J];热处理技术与装备;2008年03期

相关硕士学位论文 前1条

1 李志刚;热作模具钢H13表面改性的研究[D];太原理工大学;2008年

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 侯党社;李克智;李贺军;付前刚;张雨雷;李新涛;;硅钽含量对C/C复合材料SiC/TaSi_2复合涂层结构和抗氧化性能的影响[J];稀有金属材料与工程;2009年S1期

2 赵俊伟;宋立华;陈利娟;;二氧化硅/环氧树脂复合涂层的制备及其疏水性能[J];化学研究;2009年03期

3 朱勤旺;罗瑞盈;;新型SiC-MoSi_2/Al-O-Ti炭/炭抗氧化复合涂层的制备及其性能研究[J];表面技术;2011年06期

4 熊金平，管从胜，杨玉国，李怀祥;酚醛环氧复合涂层的腐蚀磨损行为研究[J];煤矿机械;1995年06期

5 闫玉华,李志刚,陈晓明,李世普;钛合金牙根种植体表面烧结复合涂层的研究[J];硅酸盐学报;1997年05期

6 丁润刚,王俊英,杨启志;真空熔烧复合涂层显微结构的研究[J];新技术新工艺;1998年06期

7 孟祥军;刘秀波;刘海青;郑晨;孙承峰;王明娣;齐龙浩;;热处理对NiCr/Cr_3C_2-WS_2复合涂层组织与性能的影响[J];材料热处理学报;2013年S2期

8 马青华,尹建平,董作敬;海洋环境热喷涂铝复合涂层保护机理分析[J];材料保护;2002年06期

9 施秋萍;赵玉涛;戴起勋;林东洋;罗平辉;;钛合金表面磁控溅射制备羟基磷灰石／氧化钇稳定氧化锆复合涂层[J];机械工程材料;2006年10期

10 蔡弘华;李海洋;李玉亭;王芳;任祥忠;李润;罗仲宽;;苯乙烯交联有机无机硅复合涂层的制备与性能研究[J];材料科学与工程学报;2007年02期

相关会议论文 前10条

1 许坚勇;;复合涂层的技术应用[A];防腐蚀工程技术交流会暨防腐蚀及节能新材料普及讲座论文集[C];2008年

2 赵洪超;徐曦;王旭利;;复合涂层长期储存寿命研究[A];中国工程物理研究院第七届电子技术青年学术交流会论文集[C];2005年

3 蒋驰;周晋林;赖新春;肖云峰;税毅;王术刚;;钽/钨/锡复合涂层喷涂工艺应用[A];中国工程物理研究院科技年报（2002）[C];2002年

4 程银健;陈九磅;王平;;高温耐磨复合涂层的制备与磨损性能研究[A];2011年安徽省科协年会——机械工程分年会论文集[C];2011年

5 陆企亭;黄茂松;史以洪;;新一代水轮机抗磨蚀复合涂层的研制[A];水轮机抗磨蚀技术研讨会论文集[C];2006年

6 刘燕;任露泉;于思荣;苑东生;;仿生非光滑纳米复合涂层的润湿性研究[A];农业机械化与新农村建设——中国农业机械学会2006年学术年会论文集（上册）[C];2006年

7 王福恒;;复合涂层重防护技术研究[A];电子产品防护技术研讨会论文集[C];1996年

8 谢志雄;董仕节;;点焊电极表面电火花沉积复合涂层的组织和性能[A];湖北省第十届热处理年会论文集[C];2006年

9 雷廷权;欧阳家虎;耿林;裴宇滔;郭立新;李强;;激光熔覆复合涂层组织的形成与控制[A];第六届全国表面工程学术会议暨首届青年表面工程学术论坛论文集[C];2006年

10 陈永雄;魏世丞;刘燕;白金元;梁秀兵;徐滨士;;电弧喷涂抗热腐蚀/海水腐蚀双层复合涂层的制备及其组织分析[A];第七届全国表面工程学术会议暨第二届表面工程青年学术论坛论文集（二）[C];2008年

相关重要报纸文章 前2条

1 记者 姚耀;纳米复合涂层新技术为飞机护航[N];中国化工报;2010年

2 刘小革;我国核聚变装置壁处理再创新技术[N];四川科技报;2000年

相关博士学位论文 前10条

1 王永东;氩弧熔敷原位自生颗粒增强镍基复合涂层研究[D];哈尔滨工程大学;2009年

2 徐德生;仿生非光滑耐磨复合涂层的研究[D];吉林大学;2004年

3 周加贝;可载药生物高分子/磷酸钙多孔复合涂层的制备、表征及生物学评价[D];浙江大学;2012年

4 顾盛挺;激光熔覆颗粒增强复合涂层的力学性能及损伤破坏机理研究[D];浙江工业大学;2012年

5 王英波;钛基羟基磷灰石复合涂层的研究[D];西南交通大学;2010年

6 王勇;钛合金表面激光合成与熔覆稀土生物陶瓷复合涂层的研究[D];重庆大学;2002年

7 刘传胜;氮化碳纳米复合涂层摩擦磨损和耐水蚀研究[D];武汉大学;2004年

8 李亚东;火焰喷涂尼龙1010及其复合涂层结构与性能[D];郑州大学;2005年

9 刘其斌;宽带激光熔覆梯度生物陶瓷复合涂层及其生物相容性[D];大连理工大学;2005年

10 张晓伟;Ti6A14V合金表面激光燃烧合成陶瓷/钛金属间化合物复合涂层研究[D];昆明理工大学;2014年

，

本文编号：2283033