【摘 要】
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硬质合金材料由于具有高硬度、高耐磨性等良好性能被广泛应用于生产生活中,但随着机械设备发展和加工要求提高,硬质合金的磨损和断裂等失效现象逐渐引起重视。针对硬质合金性能改进的方法有很多,本文通过激光熔覆方法在YG8硬质合金表面制备WC/TiC/Co涂层并在此基础上进行进一步探索。硬质合金对温度变化敏感且脆性大,为寻找合适的熔覆方式,首先进行初步试验,分别测试对比脉冲激光预制送粉和连续激光同步送粉两种方
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硬质合金材料由于具有高硬度、高耐磨性等良好性能被广泛应用于生产生活中,但随着机械设备发展和加工要求提高,硬质合金的磨损和断裂等失效现象逐渐引起重视。针对硬质合金性能改进的方法有很多,本文通过激光熔覆方法在YG8硬质合金表面制备WC/TiC/Co涂层并在此基础上进行进一步探索。硬质合金对温度变化敏感且脆性大,为寻找合适的熔覆方式,首先进行初步试验,分别测试对比脉冲激光预制送粉和连续激光同步送粉两种方法,结果表明使用脉冲激光虽然可以得到平整表面但熔覆层容易开裂破碎,裂纹难以减轻,最终选择能量输出较为平稳的连续激光。通过进一步试验确定合适的熔覆参数,在硬质合金表面制备质量良好的熔覆层,然后借助扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)观察组织结构并分析其物相组成,利用显微硬度仪和摩擦磨损试验测量其显微硬度和摩擦磨损性能。结果显示:涂层表面平整,与基体结合紧密,截面形貌良好。表层和两侧存在未熔的WC颗粒,而熔覆层中WC颗粒消失,新产生的组织分布均匀。受激光影响,热影响区中的WC晶粒发生重结晶和再结晶。熔覆层主要物相为WC、W2C、(Ti,W)C1-X、M6C(Co4W2C、Co3W3C)等,这些硬质相和碳化物的生成及弥散分布提高了熔覆层性能。经过测量,熔覆层硬度最高可达1783HV,高于YG8硬质合金(1598HV),而热影响区和基体的硬度则稍有下降;耐磨性也有大幅提高,熔覆层体积磨损量比YG8减少90.67%,平均摩擦因数0.293,主要磨损形式为磨粒磨损,而熔覆表层由于WC颗粒与Co相结合牢固同样具有高耐磨性,磨损形式为磨粒磨损和剥层磨损。根据单道熔覆试验结果进行多道熔覆试验,试验中发现多道熔覆存在明显热量累积现象,当使用30%搭接率时,熔覆过程基体升温明显,表面有大量WC颗粒堆积,造成厚度增加,形貌变差,熔覆层中出现WC颗粒易脱落、气孔较多等问题,使用20%搭接率熔覆层表面起伏明显,并有逐渐增厚趋势,因此选定搭接率为25%,并在每道熔覆之后停留一段时间冷却,冷却时间依次加长,最终得到较为平整的熔覆面,但在相邻熔覆层间发现有较大气孔存在。此外,使用不规则块状WC颗粒进行熔覆,与使用球形WC相比,块状WC不易堆积,所得熔覆层平且薄,表面粗糙度低。
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