激光熔覆原位合成技術(shù)在Q235鋼表面上制備了復合陶瓷顆粒增強的鐵基激光熔覆層。利用顯微硬度計、光學顯微鏡、掃描電鏡(SEM)、X射線衍射儀(XRD)以及滑動磨損試驗機等測試分析手段系統(tǒng)地研究了激光熔覆層的顯微組織和性能。
采用同步送粉方式進行試驗研究了激光掃描速度、激光功率、 多道搭接率、 保護氣體流量載氣流量以及送粉速率對熔覆層的成形以及性能的影響。研究表明當激光功率為2000W、掃描速度250mm/min、保護氣流量為6-7L/min、送粉速率為10g/min、 搭接率為30%時，可以獲得表面成形和耐磨性良好的大面積熔覆層。
研究了合金粉末的不同組分及添加量對熔覆層組織及性能的影響。試驗表明,鈦鐵、鋁鐵、碳化硼可以通過原位反應在熔覆層中生成大量的碳化物顆粒,從而起到顆粒增強的作用。但是這些成分加入超過一定量時生成的陶瓷顆粒過多增加了熔體的黏度從而導致熔覆層成形變差,甚至出現(xiàn)夾雜、裂紋、涂層易剝落等現(xiàn)象。鈦鐵與鉬鐵的加入可以和碳化硼反應生成TiB2,TiC以及MoC等陶瓷顆粒,有效地增強了涂層的耐磨性。高鎳鐵基合金粉末中含有大量的Ni、Cr、 及少量的Mo、C,使得涂層中生成了一些Cr7C3等碳化物, -部分Mo和Cr元素固溶于基體中,對熔覆層起到固溶強化的作用。
采用鈦鐵(含鈦30%)、鉬鐵(含鑰60%)、 B4C、 高鎳鐵基合金混合粉末在Q235基體上熔覆-層耐磨涂層制備出了TiB2,TiC、MoC以及B4C復合穎粒增強的Fe基熔覆層，表面成形較好內(nèi)部無夾渣、裂紋等缺陷。 組織致密硬質(zhì)相呈均勻彌散分布。
陶瓷顆粒復合相熔覆層的磨損機制主要為顯微切削和粘著磨損。由于熔覆層具有較高的平均顯微硬度(1100HV0.3左右,使得熔覆層在磨損過程中難于發(fā)生塑性變形，因而具有優(yōu)異的耐磨性能。在相同的試驗條件下，復合涂層的磨損失重約為Q235的1/25。即熔覆層的耐磨性約為Q235的25倍。
