低碳钢表面电弧熔覆制备铜基复合涂层组织与性能研究

为研究电弧熔覆技术在低碳钢表面制备铜基熔覆层的效果,并探讨不同合金元素(Co、Cr、Ti、Mn)对熔覆层组织和性能的影响,以提升其在工程领域的应用价值。采用MIG机器人在Q345钢表面分别熔覆硅青铜实心焊丝和四种不同成分的药芯焊丝,制备Cu-Co、Cu-Cr、Cu-Ti、Cu-Mn、Cu-Si五种铜基熔覆层。通过XRD、SEM、EDS等手段对熔覆层的物相组成、微观组织和元素分布进行分析,并测试其硬度和摩擦磨损性能。研究表明,Cu-Co熔覆层界面结合良好,未出现MUZ区域,组织过渡均匀;Cu-Cr熔覆层中出现大量片状析出相,界面不平直;Cu-Ti熔覆层顶部存在大量金属化合物(铁钛、铜钛);Cu-Mn熔覆层顶部主要由Fe基固溶体和Cu基固溶体组成;Cu-Si熔覆层主要由α-Cu和富Fe相组成。Cu-Ti合金熔覆层硬度最高,Cu-Mn合金熔覆层硬度较为平稳。在摩擦磨损试验中,Cu-Co合金熔覆层表现出优异的耐磨性,摩擦系数低且磨损量小。添加Co元素能够有效消除熔覆层与低碳钢界面处的MUZ区域,并获得良好的组织过渡;添加Mn元素能够提升铜基熔覆层的硬度并改善其耐磨性;Cu-Co合金熔覆层具有优异的综合性能,建议优先选择。