Page 60 - 《摩擦学学报》2021年第6期

第 6 期 李剑锋, 等: 原位合成M 23 C 6 -WC双相碳化物协同增强激光熔覆层摩擦磨损行为的研究 845

割为200 mm×200 mm×12 mm的尺寸. Fe60自熔性合 一样，也呈现类球形形状，粒径平均为10 μm. 表1列
金粉末（(分析纯，质量分数不小于99.99%, 南宫佳诺 出了Fe60和基材16Mn钢的化学成分. 表2列出了4种
金 属 有 限 公 司 )、 石 墨 (化 学 纯 , 质 量 分 数 不 小 于 涂层粉末材料的成分. 为了使熔覆粉末均匀混合，将
99.9%, 上海巷田纳米材料有限公司)和钨粉(化学纯, Fe60自熔性合金、石墨和钨粉以表2中列出的成分在
质量分数不小于99.9%, 南宫佳诺金属有限公司)作 行星式真空球磨机中以200 r/min混合搅拌4 h. 然后
为制备涂层的原材料粉末. 图1为Fe60自熔性合金粉 将混合均匀的熔覆粉末置于真空炉中温度设置为60 ℃
末、钨粉和石墨粉微观形貌图. 如图1所示，Fe60自熔 干燥10 h. 此外，在进行激光熔覆试验之前，用砂纸
性合金粒径不均匀，粒径在40~100 μm之间；钨粉呈 对16Mn钢表面打磨除去油及氧化层，然后用酒精进
现不规则的类球状，粒径平均在40 μm；石墨与钨粉 行超声清洗.

(a) (b)

100 μm 20 μm

(c)

10 μm

Fig. 1 (a) Micro morphology of self-fluxing Fe60 alloy, (b) W and (c) graphite
图 1 (a) Fe60自熔性合金粉末，(b)钨粉和(c)石墨的微观形貌

表 1 16Mn钢和Fe60合金粉末的化学成分(质量分数)
Table 1 The chemical composition of 16Mn steel and Fe60 alloy powder (mass fraction)
Material w(Fe)/% w(Mn)/% w(Ni)/% w(Cr)/% w(C)/% w(Si)/% w(Cu)/% w(P)/% w(S)/% w(B)/%
16Mn Bal. 1.2~1.6 ≤0.3 ≤0.3 0.1~0.2 0.2~0.6 ≤0.25 ≤0.03 ≤0.03 –
Fe60 Bal. – 0.1~1 13~17 0.5~1.0 0.3~1.0 – – – 0.2~1.5

表 2 试样涂层材料的成分(质量分散/%)
在本试验中采用深圳华威激光设备有限公司研制的
Table 2 The compositions of coating materials in this
study (mass fraction/%) 型号为HWL-R1500W的激光器，波长为910~1 050 nm，

Sample number w(Fe60)/% w(W)/% w(C)/% w(WC)/% 并配备自动送粉系统进行激光熔覆试验. 在激光熔覆
1 100 – – –
过程中，高纯氩气以10 L/min的流速进入熔池，保护熔
2 70 28.16 1.84 –
3 68.16 28.16 3.68 – 池免受氧化. 根据熔覆层的成形质量和显微硬度等指
4 70 – – 30 标，对熔覆工艺参数进行了优化，最佳的熔覆参数: 激