激光熔覆耐磨耐冲击复合涂层组织与性能研究

为提高大型主动轮齿圈齿面的耐磨与耐冲击性能,以齿圈所用ZG42CrMoA材料为研究对象,采用5 kW CO2激光器、四轴联动数控机床及载气式同轴送粉系统等设备在其表面激光熔覆制备夹层式与匀质复合涂层。利用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计及光学显微镜等分析、测试仪器对两种复合涂层进行微观组织表征。利用摩擦磨损试验机、夏比冲击试验机对高频感应淬火ZG42CrMoA、夹层式与匀质复合涂层进行磨损率、冲击韧性测试。结果表明,匀质复合涂层组织细化均匀且包含γ-Ni、Ni3B、M23C6、WC及W2C等物相。夹层包含γ-Ni、M23C6、Ni Mo及NiMo4等物相,其组织以等轴晶为主且出现Mo元素偏析并阻碍Cr元素析出。夹层式与匀质复合涂层磨损率较基材与高频淬火试样分别降低64.71%和56.84%。夹层式复合涂层冲击韧性较匀质复合涂层与高频淬火试样分别提高8.21%和14.67%,并达到基材的65.37%。通过数值模拟可知,夹层能显著缓解复合涂层的应力集中,表明其能有效提高复合涂层的耐冲击性能。