【摘 要】
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灰铸铁以其良好的工艺性能及低廉的成本,在机械工程领域得到广泛应用。由于灰铸铁的硬度强度相对较低,耐腐蚀性能较差,在长期服役的过程中经常出现开裂、腐蚀及磨损等缺陷,导致零部件失效。我国每年都因为大量灰铸铁件的报废而造成重大的经济损失。因此提升灰铸铁的耐磨和耐蚀性能具有重要的工程应用意义以及一定的理论研究价值。本文以提升灰铸铁表面减磨耐磨性能和耐腐蚀性能为背景,采用等离子/激光熔覆在HT250灰铸铁上
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灰铸铁以其良好的工艺性能及低廉的成本,在机械工程领域得到广泛应用。由于灰铸铁的硬度强度相对较低,耐腐蚀性能较差,在长期服役的过程中经常出现开裂、腐蚀及磨损等缺陷,导致零部件失效。我国每年都因为大量灰铸铁件的报废而造成重大的经济损失。因此提升灰铸铁的耐磨和耐蚀性能具有重要的工程应用意义以及一定的理论研究价值。本文以提升灰铸铁表面减磨耐磨性能和耐腐蚀性能为背景,采用等离子/激光熔覆在HT250灰铸铁上制备CoCrFe基复合涂层,通过对涂层进行组织形貌观察、性能测试,优选出适宜的制备工艺,通过在熔覆材料中添加石墨润滑相来提升涂层的减磨耐磨性能,研究结果表明,在加入石墨后,熔覆层的硬度和减磨耐磨性能得到了显著提升,但出现了较多的气孔缺陷,且熔覆层的耐腐蚀性能下降。为此添加稀土氧化物CeO2对熔覆层进一步改善,通过观察涂层的微观形貌可以看出,涂层的气孔问题显著改善且耐腐蚀性能提升明显,最终制备出质量优良的涂层。在此基础上对涂层进行激光表面织构化处理,探究表面织构化对涂层摩擦学性能的影响。1.通过对比等离子熔覆及激光熔覆层的成型性、减磨耐磨性能及腐蚀性能,发现等离子熔覆钴基涂层的综合性能最优;2.石墨的加入在熔覆层中原位生成了大量的碳化物硬质相,熔覆层主要由γ-Co、(Cr,Fe)7C3组成,硬度及减磨耐磨性能得到了显著提升。与未添加石墨的熔覆层相比,当加入7.5 wt.%石墨时,平均显微硬度约为716.3 HV0.3,提升了18%;平均摩擦系数为0.37,减磨性能提升了30.4%,但耐腐蚀性能下降,且出现气孔缺陷;3.稀土氧化物的添加起到了改善熔池的流动性、净化晶界等效果,解决了熔覆层气孔缺陷的问题,随着CeO2含量的增加,熔覆层组织逐渐细化,耐腐蚀性能也得到了显著提升;4.表面织构具有储油和收集磨屑的作用,明显提升了涂层的减磨耐磨性能提升明显。
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