金属热处理

作者：王凯明, 姜芙林, 卜善飞, 王超, 姜志勇, 刘庆玉

单位：1.青岛理工大学 机械与汽车工程学院, 山东 青岛 266520; ；2.青岛理工大学 工业流体节能与污染控制教育部重点实验室, 山东 青岛 266520; ；3.山东省主要农作物机械化生产装备协同创新中心, 山东 青岛 266109

关键词：液氮辅助,激光熔覆,冷却速度,高熵合金,摩擦磨损性能

基金：山东省自然科学基金(ZR2022MEE081,ZR2021ME198);山东省主要农作物机械化生产装备协同创新中心开放课题(SDXTZX-21);高等学校学科创新引智计划(D21017);山东省高等学校“青创科技支持计划”(2021KJ077)

针对液氮辅助激光熔覆制备高熵合金涂层过程,综合使用有限元分析与试验验证等方法,分析不同液氮施加方式下的熔覆层温度梯度与冷却速率,揭示施加液氮对熔覆层温度梯度和冷却速率影响的理论依据。有限元仿真结果表明,在激光功率相同时,液氮辅助技术的添加会使熔覆层冷却速率加快,温度梯度增大,残余应力减小,最高冷却速率为8900 ℃/s,是空冷状态下的1.505倍;在液氮施加方式相同时,激光功率的增加会使熔覆层温度梯度增大,冷却速率加快。试验结果表明,液氮辅助激光熔覆过程中液氮的加入会提高熔覆层的硬度,在激光功率为1500 W时硬度提升最明显,是空冷状态下的1.3倍;降低熔覆层的摩擦因数,在1100~1900 W时熔覆层平均摩擦因数为0.146、0.256、0.375、0.351、0.382,均低于空冷状态下的平均摩擦因数;减少熔覆层的磨损体积,在1700 W时磨损体积较空冷状态下的磨损体积减少量最多,可达55.4%,提高了熔覆层的摩擦磨损性能。

来源：2024年第6期

《金属热处理》期刊编辑部

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