CN103215585A - 一种计算激光－感应复合熔覆Ni基WC涂层内WC颗粒烧损程度的方法 - Google Patents

一种计算激光－感应复合熔覆Ni基WC涂层内WC颗粒烧损程度的方法 Download PDF

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一种计算激光－感应复合熔覆Ni基WC涂层内WC颗粒烧损程度的方法，该方法的特点是：采用自动送粉式激光－感应复合熔覆制备Ni基WC涂层，使涂层的稀释率小于10%，所用Ni60A与WC颗粒的质量比为b/M，。因此，本发明的方法能够精确地计算WC颗粒在激光－感应复合熔覆Ni基WC涂层内的烧损程度，具有快速合理地选择成分配比与优化工艺参数，以及定量评价WC颗粒的烧损程度对Ni基WC涂层结构与性能的影响等优点。

Description

一种计算激光-感应复合熔覆Ni基WC涂层内WC颗粒烧损程度的方法
技术领域
本发明涉及一种计算激光-感应复合熔覆Ni基WC涂层内WC颗粒烧损程度的方法，属于激光技术与材料科学领域。
背景技术
在低成本的基材表面制备出高硬度与高耐磨等性能的金属陶瓷层，既可以充分发挥基材的塑性与韧性优势，也可以充分利用金属陶瓷层的高硬度与高耐磨性能，从而大幅度的提升基材的整体性能(高强度、高韧性、高硬度及高耐磨性能的结合)。
金属陶瓷层主要由粘结金属(通常为Ni基、Co基或Fe基合金)与陶瓷相颗粒(通常为WC、SiC或TiC等)组成。WC与其他碳化物相比，具有熔点高、硬度高、密度大、一定的塑性、与粘结金属如Ni基合金与Co基合金等的相容性及润湿性好等优点，被广泛使用作为金属陶瓷涂层中的陶瓷相强化颗粒。但是，WC颗粒的自由形成焓较低(38.5KJ/mol)，在激光熔覆过程中极易烧损，并与粘结金属交互作用后析出形貌复杂的脆性碳化物，导致WC颗粒高硬度特征减弱与金属陶瓷层裂纹敏感性增加。因此，定量评价WC颗粒的烧损程度，对于认识WC颗粒的烧损机理以及控制金属陶瓷层的质量与性能具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种计算激光-感应复合熔覆Ni基WC涂层内WC颗粒烧损程度的方法，该方法能够精确地计算WC颗粒在激光-感应复合熔覆Ni基WC涂层内的烧损程度。
本发明是这样来实现的，其方法与步骤为：
(1)采用自动送粉式激光-感应复合熔覆的方法制备Ni基WC涂层，所用的熔覆材料为Ni60A与WC颗粒组成的复合粉末，其中，Ni60A的质量为b，WC颗粒的质量为M，WC颗粒在激光-感应复合熔覆过程中发生溶解扩散式烧损：WC→W+C，当WC颗粒的烧损程度为R时，损失的钨的质量为a＝a＝M·R·184/196；
(2)WC颗粒发生溶解扩散式烧损而损失的钨全部溶解于Ni基WC涂层的粘结金属内，采用X-射线能谱仪测试粘结金属中钨元素的质量百分含量为η，粘结金属中除钨以外其他主要合金元素Ni、Cr与Fe的质量为c，则η＝a/(a+c)；
(3)复合粉末中Ni60A的主要合金元素Ni、Cr与Fe的质量为0.9b，激光-感应复合熔覆过程中，
Figure BDA00003078732800021
与WC颗粒交互作用后，形成的粘结金属除W以外其他主要合金元素Ni、Cr与Fe的质量为c＝[(1-η)·b+0.9b]/2；
(4)将步骤(1)中的a＝M·R·184/196与步骤(3)中c＝[(1-η)·b+0.9b]/2代入步骤(2)中的η＝a/(a+c)内，可以计算激光-感应复合熔覆Ni基WC涂层内WC颗粒的烧损程度为。
本发明所述的一种计算激光-感应复合熔覆Ni基WC涂层内WC颗粒烧损程度的方法，其特征在于WC颗粒在涂层内均匀分布，涂层的稀释率小于10％，忽略基材中的合金元素对涂层的稀释效应。
本发明的优点是：(1)在激光-感应复合熔覆过程中，采用的是自动送粉法，WC颗粒的分布与烧损特征更具一般性与代表性，考虑了粘结金属中主要合金元素Ni、Cr与Fe在WC颗粒内的扩散，进一步提高了该方法的计算精度；(2)当激光-感应复合熔覆制备Ni基WC涂层的稀释率小于10％时，不论WC颗粒的质量百分含量为多少，WC颗粒在涂层内都可以实现均匀分布，用该方法计算WC颗粒的烧损程度时，对WC颗粒的质量百分含量没有限制，进一步提高了该方法的应用范围与实用性；(3)只需要采用X-射线能谱仪测量粘结金属中W元素的质量百分含量，并结合原始粉末中WC颗粒与Ni60A的质量比，就可快速计算WC颗粒的烧损率程度，方便合理选择成分配比与工艺参数。
具体实施方式
实施例1
采用自动送粉式激光-感应复合熔覆的方法制备Ni基WC涂层，所使用的激光-感应复合熔覆工艺如下：激光功率P为5kW，激光扫描速度Vs为1000mm/min，激光光斑直径D为5mm，自动送粉器的送粉率
Figure BDA00003078732800022
为55g/min，涂层稀释率为6％，所使用的复合粉末由80wt.％Ni60A与20wt.％WC颗粒组成，测量的粘结金属中W元素的质量百分含量η为18.3％，计算WC颗粒的烧损程度R为81.58％。
当使用相同的复合粉末，然而激光功率P为5kW，激光扫描速度Vs为3000mm/min，激光光斑直径D为5mm，自动送粉器的送粉率为95g/min，涂层稀释率为6％，测量的粘结金属中W元素的质量百分含量η为16.47％，计算WC颗粒的烧损程度R为72.78％。
实施例2
采用自动送粉式激光-感应复合熔覆的方法制备Ni基WC涂层，所使用的激光-感应复合熔覆工艺如下：激光功率P为5kW，激光扫描速度Vs为1000mm/min，激光光斑直径D为5mm，自动送粉器的送粉率为60g/min，涂层稀释率为6.5％，所使用的复合粉末由65wt.％Ni60A与35wt.％WC颗粒组成，测量的粘结金属中W元素的质量百分含量η为36.49％，计算WC颗粒的烧损程度R为87.12％。
当使用相同的复合粉末，然而激光功率P为5kW，激光扫描速度Vs为22000mm/min，激光光斑直径D为5mm，自动送粉器的送粉率
Figure BDA00003078732800031
为85g/min，涂层稀释率为5.8％，测量的粘结金属中W元素的质量百分含量η为35.05％，计算WC颗粒的烧损程度R为82.59％。
实施例3
采用自动送粉式激光-感应复合熔覆的方法制备Ni基WC涂层，所使用的激光-感应复合熔覆工艺如下：激光功率P为5kW，激光扫描速度Vs为1000mm/min,激光光斑直径D为5mm，自动送粉器的送粉率为65g/min，涂层稀释率为7.5％，所使用的复合粉末由50wt.％Ni60A与50wt.％WC颗粒组成，测量的粘结金属中W元素的质量百分含量η为23.48％，计算WC颗粒的烧损程度R为27.17％。
当使用相同的复合粉末，然而激光功率P
Figure BDA00003078732800033
为5kW，激光扫描速度Vs为15000mm/min，激光光斑直径D为5mm，自动送粉器的送粉率为75g/min，涂层稀释率为6.2％，测量的粘结金属中W元素的质量百分含量η为9.62％，计算WC颗粒的烧损程度R为9.71％。

Claims (2)

1. 一种计算激光－感应复合熔覆Ni基WC涂层内WC颗粒烧损程度的方法，其特征是方法与步骤为：
（1）采用自动送粉式激光－感应复合熔覆的方法制备Ni基WC涂层，所用的熔覆材料为Ni60A与WC颗粒组成的复合粉末，其中，Ni60A的质量为b，WC颗粒的质量为M，WC颗粒在激光－感应复合熔覆过程中发生溶解扩散式烧损：WC→W＋C，当WC颗粒的烧损程度为R时，损失的钨的质量为a=M·R·184/196；
（2）WC颗粒发生溶解扩散式烧损而损失的钨全部溶解于Ni基WC涂层的粘结金属内，采用X－射线能谱仪测试粘结金属中钨元素的质量百分含量为η，粘结金属中除钨以外其他主要合金元素Ni、Cr与Fe的质量为c，则η＝a/(a+c)；
（3）复合粉末中Ni60A的主要合金元素Ni、Cr与Fe的质量为0.9b，激光－感应复合熔覆过程中，Ni60A与WC颗粒交互作用后，形成的粘结金属除W以外其他主要合金元素Ni、Cr与Fe的质量为c=[(1-η)·b+0.9b]/2；
（4）将步骤（1）中的a= M·R·184/196与步骤（3）中c=[(1-η)·b+0.9b]/2代入步骤（2）中的η＝a/(a+c)内，可以计算激光－感应复合熔覆Ni基WC涂层内WC颗粒的烧损程度为                                               
Figure 2013101379754100001DEST_PATH_IMAGE002
。
2.根据权利要求1所述的一种计算激光－感应复合熔覆Ni基WC涂层内WC颗粒烧损程度的方法，其特征在于WC颗粒在涂层内均匀分布，涂层的稀释率小于10%，忽略基材中的合金元素对涂层的稀释效应。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103741140A (zh) * 2014-01-29 2014-04-23 中信戴卡股份有限公司 中心孔止通规修复工艺
CN104233158A (zh) * 2014-09-11 2014-12-24 芜湖鼎瀚再制造技术有限公司 一种Ni60A-WC纳米涂层及其制备方法
CN111850369A (zh) * 2020-07-09 2020-10-30 南昌航空大学 WC-6Ni-石墨自润滑硬质刀具材料机械合金化的制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102274923A (zh) * 2011-08-04 2011-12-14 广东新劲刚超硬材料有限公司 一种铸件表面原位合成碳化钨基硬质合金涂层的方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102274923A (zh) * 2011-08-04 2011-12-14 广东新劲刚超硬材料有限公司 一种铸件表面原位合成碳化钨基硬质合金涂层的方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SHENGFENG ZHOU ET.AL.: "Analysis of crack behavior for Ni-based WC composite coatings by laser cladding and crack-free realization", 《APPLIED SURFACE SCIENCE》 *
吴新伟等: "镍基WC金属陶瓷激光熔覆涂层的熔化烧损规律", 《金属学报》 *
曾晓雁等: "激光熔覆铸造WC-Ni基合金中WC颗粒的烧损机理与评估", 《金属学报》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103741140A (zh) * 2014-01-29 2014-04-23 中信戴卡股份有限公司 中心孔止通规修复工艺
CN103741140B (zh) * 2014-01-29 2016-04-20 中信戴卡股份有限公司 中心孔止通规修复工艺
CN104233158A (zh) * 2014-09-11 2014-12-24 芜湖鼎瀚再制造技术有限公司 一种Ni60A-WC纳米涂层及其制备方法
CN111850369A (zh) * 2020-07-09 2020-10-30 南昌航空大学 WC-6Ni-石墨自润滑硬质刀具材料机械合金化的制备方法

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