为了提高H13钢表面耐磨性能, 采用激光熔覆技术在H13钢表面制备NiCr/Cr3C2复合涂层。首先通过扫描电子显微镜和显微硬度计对涂层显微组织与硬度进行测试分析; 随后对涂层与H13钢基体进行室温干滑动摩擦磨损试验, 并根据涂层的磨损形貌、磨损失重、摩擦系数曲线展开分析, 探究涂层的耐磨性能及其磨损机制。研究结果表明: 涂层微观组织主要由枝晶、柱状晶及胞状柱状晶组成, 涂层整体的显微硬度大于基体, 其平均显微硬度是基体的2.5倍; 在相同磨损工况下, 涂层的耐磨性明显优于基体, 其中涂层和基材的平均摩擦系数分别为0.488 3和0.678 7, 基材的平均磨损量为涂层的3.6倍。H13钢基体的磨损机制为混合粘着与磨粒磨损, 而涂层为轻微磨粒磨损与疲劳磨损, 表明在H13钢表面激光熔覆NiCr/Cr3C2合金粉末涂层可以显著提高其耐磨性能。

为提高金属材料表面涂层的耐磨性,采用激光熔覆工艺制备了Al₂O₃增强Fe901金属陶瓷复合涂层,研究了Al₂O₃陶瓷增强相对Fe基熔覆层组织与性能的影响。利用扫描电镜和X射线衍射仪检测了复合涂层的微观组织和物相;采用显微硬度仪和摩擦磨损试验机分析了复合涂层的显微硬度与耐磨性。结果表明: Fe901涂层的组织以柱状枝晶和等轴枝晶为主,添加的Al₂O₃可促使涂层组织转变为均匀的白色网状晶间组织及其包裹的细小黑色晶粒;复合涂层中的Al₂O₃陶瓷颗粒表面发生微熔,与Fe、Cr结合生成Fe₃Al及(Al, Fe)₄Cr金属间化合物,起到增加Al₂O₃陶瓷颗粒与金属黏结相结合强度的作用;当Al₂O₃陶瓷颗粒的质量分数为10%时,复合涂层的显微硬度较Fe901涂层增加了16.4%,复合涂层的摩擦磨损质量损失较Fe901涂层降低了50%;添加适量的Al₂O₃陶瓷有助于提高涂层的显微硬度及耐磨性。

在激光熔覆制备钴基合金涂层的过程中引入电磁搅拌,研究了有无磁场辅助时涂层表面在750 ℃/100 h混合盐条件下的抗热腐蚀性能。研究结果表明,无磁场辅助的涂层的抗热腐蚀性能较差,热腐蚀60 h后涂层内部出现严重的内氧化和内硫化,并出现严重失重现象。经磁场辅助的熔覆层形成了稳定性好的保护性Cr₂O₃及CoCr₂O₄尖晶石氧化膜,有效抑制了腐蚀液中S和Cl ^-的向内侵入,在整个腐蚀阶段样品未出现严重开裂剥落现象。电磁搅拌的加入有效细化并均化了熔覆层的显微组织,促进了涂层表面保护性氧化膜的快速形成,阻止了熔盐的扩散,可进一步提高涂层的抗热腐蚀性能。

采用超声振动辅助激光熔覆工艺, 在GCr15轴承钢表面制备了钴基合金涂层, 在750 ℃/100 h条件下分析了试样的微观结构和高温氧化行为。结果表明：超声振动并未改变熔覆层的相组成, 只是在近表层形成了更加均匀细小的等轴晶组织。涂层经100 h高温氧化后遵循抛物线氧化规律。相比于传统的激光熔覆涂层, 超声振动辅助激光熔覆涂层表面形成的氧化膜更加细小致密, 且无明显的氧化破裂和剥落缺陷, 同时伴随大量高温稳定性好的CoCr2O4尖晶石相生成, 氧化增重与氧化速率常数分别减小了19.2%和50.8%, 涂层的抗高温氧化性能进一步提升。