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基本信息

項(xiàng)目名稱(chēng)：
含固體潤(rùn)滑劑的激光熔覆層的制備及其組織結(jié)構(gòu)研究
小類(lèi)：
能源化工
簡(jiǎn)介：
使用激光熔覆技術(shù)在鐵基材料表面形成一層既含有硬質(zhì)相又含有潤(rùn)滑物的復(fù)合涂層，以期能夠?qū)崿F(xiàn)抗磨減磨的作用。利用化學(xué)鍍金屬技術(shù)對(duì)MoS2粉末進(jìn)行包裹以期能夠使MoS2得到保護(hù)，并考察了激光功率參數(shù)對(duì)熔覆層的影響。觀察了激光對(duì)熔覆層組織和顯微硬度的影響，采用掃描電鏡及X射線(xiàn)衍射儀分析熔覆層的成分，相組成及其分布。 本實(shí)驗(yàn)得到了軟質(zhì)相和硬質(zhì)相相互結(jié)合的自潤(rùn)滑涂層，且硬度達(dá)到1200HV。
詳細(xì)介紹：
本項(xiàng)目針對(duì)材料摩擦磨損這一普遍問(wèn)題，采用激光表面熔覆技術(shù)在部件表面制備含固體潤(rùn)滑劑的熔覆層。首先利用化學(xué)鍍金屬技術(shù)將MoS2粉末用金屬銅粉或者鎳粉進(jìn)行包裹處理, 然后采用激光熔覆技術(shù), 以鉻鉬合金鑄鐵為基體,Ni基自熔性合金粉末為基體相,納米TiC、WC、MoS2、改性金剛石粉末為增強(qiáng)相,在合金表面上制得了以NiCr為基體、以TiC、WC為耐磨相、以彌散分布顆粒Mo2S3和WS2為自潤(rùn)滑相的高溫自潤(rùn)滑耐磨復(fù)合材料涂層。加入硬質(zhì)粉末TiC、WC使熔覆層獲得比較高的硬度，達(dá)到抗磨的目的；加入固體潤(rùn)滑劑MoS2，使熔覆層具有一定的潤(rùn)滑性，起到初始的減摩作用；加入特殊潤(rùn)滑劑納米金剛石粉末旨在熔覆層摩擦服役過(guò)程中金剛石轉(zhuǎn)變?yōu)槭珡亩_(dá)到使熔覆層越磨損越潤(rùn)滑的效果。并應(yīng)用了X射線(xiàn)衍射分析(XRD)、掃描電鏡分析(FESEM)、及維氏硬度測(cè)試等材料分析測(cè)試技術(shù)，對(duì)所制備的含固體潤(rùn)滑劑的合金材料表面激光熔覆層的微觀組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析評(píng)價(jià)，提供了一個(gè)較合理的激光工藝參數(shù)。 最終本實(shí)驗(yàn)所制得的激光熔覆層具有很高的硬度，約在1200HV左右。且對(duì)MoS2進(jìn)行敏化活化處理后成功進(jìn)行了MoS2表面的化學(xué)鍍金屬。使得MoS2得到了保護(hù)，為自潤(rùn)滑涂層的得到提供了保證。并提供了一個(gè)較合理的激光熔覆工藝參數(shù)，達(dá)到軟質(zhì)相和硬質(zhì)相復(fù)合增效的效果，且物相分布均勻硬度很高。

作品圖片

  • 含固體潤(rùn)滑劑的激光熔覆層的制備及其組織結(jié)構(gòu)研究
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作品專(zhuān)業(yè)信息

撰寫(xiě)目的和基本思路

本項(xiàng)目針對(duì)材料摩擦磨損這一普遍問(wèn)題，采用激光表面熔覆技術(shù)在部件表面制備含固體潤(rùn)滑劑的熔覆層，加入硬質(zhì)粉末TiC、WC使熔覆層獲得比較高的硬度，從而達(dá)到抗磨的目的；加入固體潤(rùn)滑劑MoS2，使熔覆層具有一定的潤(rùn)滑性，起到初始的減摩作用。同時(shí)應(yīng)用了現(xiàn)代材料分析測(cè)試技術(shù)，對(duì)所制備的含固體潤(rùn)滑劑的合金材料表面激光熔覆層的微觀組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處

實(shí)驗(yàn)制備的部件材料表面激光熔覆層不僅包括起提高自身耐磨性作用的硬質(zhì)組元,如TiC等，還有具有自潤(rùn)滑作用的特定軟質(zhì)組元，如MoS2等。激光熔覆層具有很高的硬度，約在1200HV左右，并且應(yīng)用化學(xué)鍍技術(shù)成功保護(hù)了MoS2，為自潤(rùn)滑涂層的得到提供了保證。同時(shí)提供了一個(gè)較合理的激光熔覆工藝參數(shù)，達(dá)到軟質(zhì)相和硬質(zhì)相復(fù)合增效的效果，且物相分布均勻硬度能達(dá)到1200 HV左右.

應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義

本實(shí)驗(yàn)利用激光熔覆技術(shù)在鐵基材料表面形成一層既含有硬質(zhì)相又含有潤(rùn)滑物的復(fù)合涂層，達(dá)到抗磨減摩的作用。研究了激光對(duì)熔覆層組織和顯微硬度的影響，采用掃描電鏡及X射線(xiàn)衍射儀分析熔覆層的成分，相組成及其分布。 結(jié)果表明，化學(xué)鍍金屬技術(shù)對(duì)MoS2粉末的保留起到了一定的效果；熔覆層組織為樹(shù)枝晶和胞狀晶，發(fā)現(xiàn)在高激功率參數(shù)下各種物質(zhì)的分布比較均勻，表面硬度在1200HV左右。

學(xué)術(shù)論文摘要

使用激光熔覆技術(shù)在鐵基材料表面形成一層既含有硬質(zhì)相又含有潤(rùn)滑物的復(fù)合涂層，以期能夠?qū)崿F(xiàn)抗磨減磨的作用。利用化學(xué)鍍金屬技術(shù)將微米級(jí)的MoS2粉末用金屬銅粉或者鎳粉進(jìn)行包裹以期能夠阻止在激光熔覆過(guò)程中MoS2粉末的大量損失，并考察了激光功率參數(shù)對(duì)熔覆層的影響。觀察了激光對(duì)熔覆層組織和顯微硬度的影響，采用掃描電鏡及X射線(xiàn)衍射儀分析熔覆層的成分，相組成及其分布。 結(jié)果表明，化學(xué)鍍金屬技術(shù)對(duì)MoS2粉末的保留起到了一定的效果；熔覆層組織為樹(shù)枝晶和胞狀晶，發(fā)現(xiàn)在高激光功率參數(shù)下各種物質(zhì)的分布比較均勻，表面硬度約在1200HV左右。

獲獎(jiǎng)情況

無(wú)

鑒定結(jié)果

無(wú)

參考文獻(xiàn)

1.本文以Ni60-TiC-WC-MoS2-改性金剛石混合多元合金粉末為原材料．利用激光熔敷技術(shù)在鉻鉬合金鑄鐵表面成功地制得了既含耐磨相又含自潤(rùn)滑相的高溫自潤(rùn)滑耐磨復(fù)合材料涂層。 2．該復(fù)合材料涂層顯徽組織主要由基體NiCr、碳化物TiC-WC初生相和兩者問(wèn)彌散分布且具有良好自潤(rùn)滑作用的Mo2S3和WS2等顆粒構(gòu)成，涂層與基體間為完全的冶金結(jié)合。 3．復(fù)合材料涂層的顯徽硬度有大幅度的提高。 [1]李嘉寧，陳傳忠. 激光熔覆技術(shù)在航空領(lǐng)域中的研究現(xiàn)狀 .航空制造技術(shù),2010年,5期 [2]顏鳴皋,吳學(xué)仁,朱知壽.航空制造技術(shù).2003(12):19—25 [3]張蕾，陳華輝，徐采云，諶俊，趙會(huì)友，王振廷. 潤(rùn)滑與密封,2008年06

同類(lèi)課題研究水平概述

迄今，國(guó)內(nèi)外已開(kāi)發(fā)出多種以高硬度為主要特征的表面改性材料和改性技術(shù)，并且已在包括工模具領(lǐng)域在內(nèi)的許多場(chǎng)合得到成功應(yīng)用。例如，采用物理氣相沉積（PVD）或化學(xué)氣相沉積（CVD）等先進(jìn)涂層制備技術(shù)開(kāi)發(fā)的超硬涂層材料（硬度一般大于40GPa），如SiC、TiC、TiCN、B4C、BN、Si3N4以及Al2O3等已在航空、航天、機(jī)械制造及汽車(chē)工業(yè)的特種零部件如：特種傳動(dòng)零件、高速切削刀具等方面得到了成功應(yīng)用，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 國(guó)內(nèi)外一些研究人員在采用激光表面改性技術(shù)制備硬質(zhì)潤(rùn)滑涂層方面也開(kāi)展了一些探索性工作。例如，Shitang Zhang等采用激光表面熔覆技術(shù)在1Cr18Ni9Ti不銹鋼基體表面成功制備了Ni/hBN涂層，通過(guò)球－盤(pán)式摩擦磨損實(shí)驗(yàn)，證實(shí)所制備的Ni/hBN涂層在高達(dá)800℃下仍具有良好的減摩抗磨性能；Xiu-Bo Liu及其合作者采用Nd:YAG激光制備了NiCr–Cr3C2–CaF2復(fù)合涂層，并且采用環(huán)-塊式 磨損實(shí)驗(yàn)證實(shí)該復(fù)合涂層具有良好的減摩抗磨能；A.H. Wang等采用Nd:YAG 激光熔覆技術(shù)合成了含亞微米WS2的Ni基自潤(rùn)滑復(fù)合涂層；D.T.A. Matthews等人則嘗試采用高功率Nd:YAG 激光在Ti基體上形成大塊金屬玻璃(BMGs)表面改性層，劃擦實(shí)驗(yàn)表明表面改性層具有良好的耐磨性和極低的摩擦系數(shù)；Jiang Xu等應(yīng)用PRC-3 kW型CO2 激光在1045碳鋼表面制備了MoS2/TiC/Ni涂層；周笑薇等采用自動(dòng)送粉激光熔覆技術(shù)，在A3鋼表面制備了添加Al2O3的Ni60合金激光熔覆層。
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