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西北工业大学花珂、王海峰等最新成果:激光熔覆钴基合金/WC/CaF 2复合涂层提高316不锈钢的常温和高温微动磨损性能

论论资讯 | 2023-04-20 2热度

Optics and Laser Technology

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Fretting wear resistance at ambient and elevated temperatures of 316 stainless steel improved by laser cladding with Co-based alloy/WC/CaF<sub>2</sub> composite coating

Ding H.; Cao Y.; Hua K.; Tong Y.; Li N.; Sun L.; Li X.; Wu H.; Wang H.

Published:2023-08-01
DOI:10.1016/j.optlastec.2023.109428

研究背景

随着社会的发展,人们对于耐磨性材料的需求越来越大。然而,传统的涂层技术无法解决材料在高温和高压环境下的磨损问题。因此,研究人员开始尝试使用激光熔覆技术来制备新型涂层,以提高材料的耐磨性能。然而,目前的研究大多集中在使用单一材料制备涂层,而忽略了涂层中自润滑成分的添加。此外,目前对于涂层对抗微动磨损的影响研究较少。

研究内容

本研究使用激光熔覆技术在316不锈钢表面制备了一种Co基合金/WC/CaF<sub>2</sub>复合涂层,以提高表面硬度和自润滑性能。研究人员对涂层的微观结构、相组成以及室温和500℃下的微动磨损性能进行了研究。结果表明,复合涂层由α-Co、Cr<sub>23</sub>C<sub>6</sub>和WC相组成,F元素有效地溶解到α-Co相中。复合涂层致密均匀,由于WC和Cr<sub>23</sub>C<sub>6</sub>相的存在,其微观硬度可达到600 HV<sub>0.2</sub>。此外,晶粒细化也是导致复合涂层硬度提高的原因之一。微动磨损实验表明,复合涂层可以显著提高室温和500℃下的微动磨损性能,从而降低了COF和磨损量。较低的COF可以归因于α-Co相中溶解的F元素,尤其是在高温微动磨损情况下。此外,复合涂层还可以有效地防止在室温和500℃下微动磨损时的氧化。

研究意义

本研究提供了一种优秀的方法来提高金属材料在室温和高温下的微动磨损性能。该研究采用了Co基合金/WC/CaF<sub>2</sub>复合涂层,通过添加自润滑成分和提高表面硬度,有效地提高了材料的耐磨性能。这项研究的创新点在于采用了复合涂层技术来解决材料在高温和高压环境下的磨损问题,并且添加了自润滑成分,在涂层中溶解的F元素可以降低COF,从而提高了涂层的耐磨性能。这项研究对于提高材料的使用寿命和降低维护成本具有重要的意义。

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