球閥表面激光熔覆鈷基合金強化層耐磨性的研究

摘要：應用5 kW光纖激光器在試驗球閥基材表面熔覆了經過造粒的納米碳化鎢和包含ZrO2、SiO2的鈷基合金粉末,觀察分析熔覆層的顯微組織,測試強化層的顯微硬度和摩擦性能。試驗結果表明,50%質量分數鈷、40%質量分數納米碳化鎢和10%質量分數金屬氧化物試樣的顯微組織均勻、致密,無裂紋與氣孔。激光熔覆強化層平均厚度為1.4 mm,強化層與基材之間呈現冶金結合。強化層中存在網絡狀和點狀分布的強化相,網絡狀強化相主要為WC,網絡間彌散分布點狀強化相主要為金屬氧化物ZrO2、SiO2。強化層表層平均顯微硬度在65 HV,較基體材料提高110%以上。在20 ℃和300℃環境下,試樣磨損量較基材下降75.3%和68.2%。其中,網絡狀分布的WC強化相提升了涂層的硬度,網絡間彌散分布的金屬氧化物強化相加強了合金粉末的潤濕性,減少了氣孔和夾雜的產生,強化層的主要磨損機制為少量粘著磨損,強化層有利于提升球閥的耐磨性和實際工況中的使用壽命。