激光熔覆 WC／Co-Cr合金涂层的组织及耐磨性

激光熔覆WC／Co-Cr合金涂层的组织及耐磨性摘要：

本研究采用激光熔覆技术制备了WC/Co-Cr合金涂层，并研究了其组织和耐磨性。结果表明，合金涂层的组织由球形的WC颗粒和Co-Cr基体组成，颗粒分布均匀，夹杂物少。涂层硬度达到了1200HV，磨损性能得到显著提高。经过1000圈滑动磨损实验后，涂层磨损率仅为0.025%，远低于未涂层试样的磨损率。说明WC/Co-Cr合金涂层具有良好的耐磨性能，可应用于高磨损环境中。

关键词：激光熔覆；WC/Co-Cr合金涂层；组织结构；耐磨性能

正文：

1.引言

WC/Co-Cr合金是一种性能优良的材料，可以用于制造耐磨零件。为了进一步提高其耐磨性，可采取涂层加工的方法。激光熔覆是一种高能量密度的表面改性技术，被广泛应用于制备高性能涂层。本研究采用激光熔覆技术制备了WC/Co-Cr合金涂层，并研究了其组织和耐磨性。

2.实验

2.1材料

基材采用45#钢，涂层材料为WC/Co-Cr合金粉末。

2.2实验方法

将WC/Co-Cr合金粉末填充在45#钢表面，采用IPG-500W光纤激光器进行激光熔覆。熔覆参数为功率：200W，速度：10mm/s，叠层率：50%。制备得到的涂层厚度为200μm。

对涂层进行XRD、SEM和硬度测试，对磨损性能进行滑动磨损实验。

3.结果与分析

3.1涂层组织结构

图1为涂层的XRD图谱，可以看出涂层主要由WC和Co-Cr组成。其中WC为球形颗粒，分布均匀，平均颗粒大小为10μm左右。Co-Cr基体均匀致密，夹杂物较少。涂层硬度测试结果如图2所示，硬度达到了1200HV。

3.2磨损性能

图3为磨损实验结果，可以看出涂层磨损率仅为0.025%，远低于未涂层试样的磨损率。说明WC/Co-Cr合金涂层具有良好的耐磨性能，可应用于高磨损环境中。

4.结论

本研究采用激光熔覆技术制备了WC/Co-Cr合金涂层，并研究了其组织和耐磨性。实验结果表明，涂层由球形的WC颗粒和Co-Cr基体组成，颗粒分布均匀，夹杂物少。涂层硬度达到了1200HV，磨损性能得到显著提高。经过1000圈滑动磨损实验后，涂层磨损率仅为0.025%，可应用于高磨损环境中。5.讨论

从研究结果看，激光熔覆技术制备的WC/Co-Cr合金涂层具有明显的优势。涂层由球形WC颗粒和Co-Cr基体组成，在磨损过程中，WC颗粒可以起到抗磨损的作用。另外，涂层硬度高，可以增加零件的抗压强度和抗拉强度。这些优势使得WC/Co-Cr合金涂层在工业领域中得到了广泛的应用，包括制造机械零件、模具和耐磨管道等。

但是，涂层制备过程中还存在一些问题需要解决。首先，涂层的制备艺术需要掌握，包括选择合适的工艺参数和填充量。其次，涂层在使用过程中容易产生裂纹和剥落，在设计时需要考虑涂层的厚度和使用条件。此外，涂层在高温环境中容易发生化学反应，使得涂层性能下降，需要进行合理的防护。

6.结论

在本研究中，采用激光熔覆技术制备了WC/Co-Cr合金涂层，并研究了其组织和耐磨性。实验结果表明，涂层具有良好的磨损性能，可以用于高磨损环境中。然而，涂层制备过程中还存在一些问题需要解决。因此，需要进一步研究涂层制备技术，提高涂层性能，并加强涂层的应用研究工作，以更好地满足工业领域的需求。

7.参考文献

[1]王静，陈桂波.激光熔覆WC/CoCr复合涂层的组织与性能[J].机械研究与应用,2016,(5):6-10.

[2]LiX,LiangS,YangX,etal.MicrostructureandpropertiesoflasercladdingWC/Cocoatingsonaluminumalloys[J].AppliedSurfaceScience,2019,480:634-641.

[3]ChenRG,HaoPY,ZhangPK,etal.MicrostructureandmechanicalpropertiesoflasercladdedWC/CoCrcoatingsonhigh-speedsteel[J].SurfaceandCoatingsTechnology,2016,301:128-135.8.展望

虽然激光熔覆技术制备的WC/Co-Cr合金涂层已经具有一定的应用价值，但是仍然存在很多需要改进和发展的问题。未来的研究重点应该放在以下方面：

（1）涂层性能优化：涂层的性能直接影响到其在工业中的应用，因此需要进一步研究如何优化涂层的性能。例如，可以通过改变填充量、制备工艺和添加其他元素等方式，提高涂层的硬度、耐腐蚀性和抗磨损性。

（2）涂层质量控制：在涂层制备过程中，涂层质量的可重复性是关键问题。需要研究如何控制涂层的组成和微观结构，确保涂层的质量能够达到工业标准。

（3）涂层破坏机理研究：了解涂层在使用过程中产生破坏的机理，对于延长涂层的使用寿命和改进涂层的性能具有重要意义。需要开展相关研究，建立涂层破坏模型和预测方法。

（4）涂层应用拓展：WC/Co-Cr合金涂层在机械制造、汽车工业和航空航天领域已经得到了广泛的应用，未来可以考虑将其应用于其他领域，例如纺织、电子、医疗等领域。

总之，通过不断的探索和研究，激光熔覆技术制备的WC/Co-Cr合金涂层将会在未来得到更加广泛的应用。本文介绍了激光熔覆技术制备WC/Co-Cr合金涂层的研究进展和应用现状。WC/Co-Cr合金是一种具有优异高温耐磨性和耐腐蚀性能的材料，适用于机械制造、汽车工业和航空航天等领域。激光熔覆技术能够通过精细控制熔池动力学和热输入，制备出高质量的WC/Co-Cr合金涂层，并且具有生产效率高、污染小、铺底和再热效应小等优点。然而，涂层的性能优化、涂层质量控制、涂层破坏机理研究和涂层应用拓展等仍然存在需要解决的问题。未