第33卷第2期 2012年2月
焊接学报
TRANSACTIONS OF THE CHINA WELDING INSTITUTION
Vol.33No.2
2012
February
激光熔覆Fe-W合金涂层的组织及性能
武扬，虞钢，何秀丽，宁伟健（中国科学院力学研究所先进制造工艺力学实验室，北京100190）
摘要：以纯钨粉末为熔覆材料，采用同轴送粉激光熔覆技术，在Q235A钢表面制备了 Fe-W合金耐磨涂层：利用X射线衍射（XRD）、光学显微镜、扫描电镜（SEM）及能谱（EDS）对熔覆层的显微组织进行了分析，用显微硬度计和障擦磨损试验机对熔覆层的硬度和耐磨性进行了测试，结果表明，熔覆层与基底冶金结合，无明显裂纹或气孔，涂层内部由致密的粗大树枝状和短棒状Fe,W。增强相以及弥散分布的细小颗粒状Fe,W 相组成，其均勾分布在α-Fe固溶体中。熔覆层平均硬度700HV,为基材Q235A钢的 3.5倍，同时耐磨性能也得到了显著提高
关键词：激光熔覆：同轴送粉：Fe-W合金涂层：显微硬度：耐磨性
中图分类号：TG146.4；TN249文献标识码：A文章编号：0253-360X(2012)02-0037-04
0序言
在工程、建筑、船舶、矿山开采等领域中，低碳低
合金结构钢使用广泛，其在服役过程中往往面临着剧烈冲击和高磨损环境，这对零件强度、耐磨、疲劳寿命等性能提出了苛刻要求，零件的磨损等破坏都是从表面开始的，因此在表面施加综合性能优异的保护涂层成为自前提高此类零件性能的重要方法
激光熔覆是一种先进的表面涂层技术，熔覆材料在激光作用下熔化，与基体表面相熔合形成冶金结合熔覆层，可明显改善零件的表面性能或赋予其新的特性，具有广泛的应用前景！，在利用激光熔覆技术提高钢材表面性能方面已开展了相关研究，如通过调整粉末配方在45钢表面获得激光熔覆 TiC-Mo,C陶瓷涂层()采用激光熔覆技术在低碳钢表面制备Fe-B系原位自生颗粒增强铁基复合涂层来提高钢表面硬度3,4），以及激光熔覆高温合金涂层提高不锈钢磨损及热腐蚀性能（5）等，钨作为常用难熔金属之一具有高熔点、高硬度、耐腐蚀等特性，使得钨及其化合物具有优异的应用价值(6,71.铁对钨具有很好的润湿性，铁和钨形成的Fe-W合金具有良好的硬度和耐磨性，合金中的钨对钢起到强化作用，可在不明显降低钢塑性的情况下提高钢的强度极限和屈服点，钨粉末容易获得，但纯钨粉末颗
收稿日期：2010-12-06
基金项目：国家自然科学基金重点资助项目（10832011）方方数据
武扬
粒尺寸及形状不可控加之钨本身具有熔点高、比重大、高温易氧化等特性，用于激光熔覆加工存在一定困难，研究较少，在激光熔覆Fe-W合金涂层方面未见相关报道
文中采用同轴送粉激光熔覆方法，以纯钨粉末
为熔覆材料，0235A钢为基底，针对工艺难点改进激光熔覆装置，优化工艺参数后在Q235A钢表面熔覆生成Fe-W合金耐磨涂层，对该难熔合金熔覆层
的组织成分及性能进行了研究。 1试验方法
试验中基底采用尺寸为100mm×50mm×10 mm的Q235A钢板，使用前对基底进行磨光，并用丙酮和无水乙醇进行清洗，熔覆材料为纯钨粉末，粉末尺寸和形貌如图1所示，由图1可以看出，粉末平均粒度<2μm，形状不规则，为保证粉末输送过程的流畅性，使用前进行筛分处理，并在90℃下烘干6h.
试验使用Nd：YAG固体激光器，采用同轴送粉多道搭接、逐层堆积形成熔覆层，具体参数为激光功率1000W，离焦量15mm，扫描速度1mm/s，层高0.1mm，搭接率50%，送粉率1g/min，熔覆层数 20，氩气保护
采用RigakuDmax-RBX射线衍射仪（XRD）对熔覆层进行物相分析，利用Nephotll光学金相显微镜和ZEISSEVO18SpecialEdition扫描电镜（SEM）以及BRUKERNanoXFlashDetector5010能谱仪