扒掌是路基处理车挖掘链的尖端零件, 用于将路基土层耙松并输送到物料处理单元。其工作过程中承受剧烈的磨损, 长期依赖进口。对进口扒掌的结构、涂层组织及性能进行测试, 完成了失效分析, 优化设计了扒掌结构及制造工艺。采用清华大学颗粒增强金属基耐磨材料, 完成了激光熔覆国产化样件研制。对样件激光熔覆涂层的组织、硬度及摩擦学性能进行了测试。并在专门开发的工况模拟试验机上将国产化样件与进口件进行了强化对比试验。试验结果表明, 采用激光熔覆强化及改进结构的扒掌寿命优于进口部件, 成本大幅降低, 可替代进口件。

研究了铌、铬对激光熔覆制备的铁基颗粒增强复合涂层组织和性能的影响。在FeCSiB系熔覆粉末中复合添加Ti、W、Nb、Cr等碳化物形成元素，通过激光熔覆制备原位合成颗粒增强复合涂层。研究表明，单独及复合添加铌、铬均能获得显微硬度均匀分布且成形良好的熔覆层。通过改变铌和铬的含量和配比可以有效改变颗粒相的分布情况。单独添加铌时，熔覆层显微硬度随着铌含量的增加先减小后增大；单独添加铬时，随着铬含量的增大，熔覆层显微硬度呈下降趋势。抗冲击磨损性能与材料的韧性有关，微米级碳化物颗粒对涂层抗冲击磨损性能的提高并没有促进作用。

瓦楞辊现有强化方式如中频淬火、氮化、镀铬、激光相变硬化和喷涂碳化钨在寿命、成本、工艺稳定性及可再修复性方面存在一定的局限性,而采用激光熔覆的方法对瓦楞辊进行强化及修复可以在一定程度上弥补传统方法的劣势。针对瓦楞辊工况下强烈的低应力干摩擦磨粒磨损,采用专门研制的抗磨粒磨损粉末材料THW-64,通过工艺优化,在瓦楞辊齿表面激光熔覆制备厚度大于0.4 mm的耐磨涂层,研究瓦楞辊激光熔覆强化涂层的组织及性能。熔覆层无裂纹、与基体呈牢固的冶金结合, 涂层组织为亚共晶基体上弥散分布着大量原位生成的复合碳化物颗粒,平均显微硬度915HV0.2。摩擦学对比实验证明复合涂层耐磨粒磨损的性能明显改善,工业应用表明激光熔覆强化的瓦楞辊使用寿命较激光相变硬化有显著提高。

研究了单独添加不同含量的铌与复合添加铌、钛时激光熔覆铁基原位生成颗粒增强复合涂层的组织特点.研究表明,往FeCSiB系合金粉末中无论单独添加铌还是复合添加铌、钛均能得到成形良好、组织均匀细化、大量颗粒均匀弥散分布的熔覆层.在相同的激光熔覆条件下,复合添加铌、钛得到的熔覆层组织中颗粒的面积比例和单独添加Nb大体相当,但是复合添加得到的颗粒更为细小,数目更多.单独添加Nb时,整个熔覆层内显微硬度分布比较均匀;随着添加量的增加,平均显微硬度先下降后上升.