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轧机齿轮作为传递动力和扭矩的载体,直接影响机械系统正常运行及轧钢质量。工作于低速重载、周期交变载荷下,处于边界润滑状态,边界膜易破裂,磨损是其主要失效形式。常用堆焊工艺进行现场修复,但堆焊存在能量分散、稀释率高和热应力大等问题,亟需一种高效修复齿面磨损的新工艺。本文将激光熔覆/冲击复合技术引入受损齿面再制造领域,开展制备铁基/MoS2/La2O3自润滑耐磨涂层工艺研究,主要研究内容如下:首先,开展自润滑耐磨涂层的制备和组织结构分析。研究激光功率和粉末成分对涂层宏观形貌、物相、显微组织和硬度的影响。研究表明:涂层宏观形貌受激光功率影响显著,激光功率增加,A类(铁基)和C类(wtFe:wt MoS2:wtLa2O3=95:4:1)涂层熔高和熔宽递增,且熔高增幅更为显著。相比A类涂层物相由硬质相和韧性相组成,C类涂层还检测到MoS2、CrxSy减磨相,且随着激光功率增加,C类元素分解、重组析出B4C、Fe3C等新相。激光功率和粉末成分对涂层显微组织影响显著,随着激光功率增加,A类涂层底部白亮带厚度递减,胞状晶逐渐向枝状晶转变;激光功率2.2kW时,相比A类涂层,B类(wtFe:wtMoS2=95:5)和C类涂层树枝晶上弥散着未分解的MoS2黑色颗粒,黑色颗粒密度随MoS2含量降低而减小。涂层区硬度随MoS2含量降低呈递增趋势;激光功率增加,A类涂层硬度先减小后增大,C类涂层硬度呈递减趋势。其次,开展基体、堆焊层及自润滑涂层耐磨性对比试验研究。分析自润滑耐磨涂层设计可行性,研究激光功率和粉末成分对涂层耐磨性的影响。研究表明:相同摩擦磨损条件下,涂层磨损量均小于堆焊层和基体,验证了本文自润滑耐磨涂层设计的可行性。激光功率2.2kW时,随着MoS2含量降低,涂层磨损量和摩擦系数先减小后增大,C类涂层磨损量最小为4.38 10-3mm3;随着激光功率增加,A类涂层磨损量和摩擦系数先减小后增大,C类涂层磨损量和摩擦系数呈递增趋势。基体以磨粒磨损、粘着磨损和疲劳磨损为主,A类涂层以磨粒磨损和疲劳磨损为主,C类涂层以疲劳磨损为主。最后,开展自润滑涂层激光冲击前后耐磨性对比试验研究。研究激光冲击对自润滑涂层残余应力、显微硬度及耐磨性的影响。研究表明:涂层激光冲击后力学和耐磨性能强化显著。冲击后表面由残余拉应力转变为残余压应力,应力值平均降低260MPa;涂层区硬度平均值由895.1HV0.3增至932.3HV0.3,冲击前后相同深度测试点差值沿深度呈递减趋势,临界节点以下(弹性变形)差值为零;稳定阶段摩擦系数由0.18降至0.15,冲击后相对耐磨性为冲击前1.33倍;冲击后磨损表面改善显著,冲击前主要为疲劳磨损,冲击后表面平整,仅存在少量疲劳凹坑。