石墨烯含量对激光熔覆镍基熔覆层组织和性能的影响

编号：FTJS09429

篇名：石墨烯含量对激光熔覆镍基熔覆层组织和性能的影响

作者：单嘉禄 乌日开西·艾依提

关键词： 激光熔覆 石墨烯 NI60 微观组织 显微硬度 摩擦性能

机构： 新疆大学机械工程学院

摘要： 目的研究石墨烯(Gr)含量对镍基熔覆层组织和性能的影响,通过分析Gr含量对复合熔覆层的影响规律来确定Gr的最佳添加含量,同时进行横向、纵向等2个方向上的摩擦磨损测试,以分析扫描方向对摩擦磨损性能的影响。方法采用预置粉末法制备石墨烯/镍基(Gr/Ni60)合金熔覆层,并针对Gr的质量分数分别为0%、0.3%、0.5%、0.8%、1%的复合涂层进行物相检测、微观组织、显微硬度、摩擦性能等方面的分析。结果Gr的加入没有引起镍基熔覆层相组成的变化,主要组成相为γ−Ni、Cr7C3、Cr23C6。随着Gr含量的增加,复合涂层晶粒尺寸逐渐减小,晶粒明显细化,显微硬度由623.12HV逐步提升到828.65HV,横向磨损平均摩擦因数从0.65降至0.48,磨损率从7.5×10−5 mm3/(N·m)降至3.6×10−5 mm3/(N·m)。纵向磨损平均摩擦因数从0.70降至0.58,磨损率从5.7×10−5 mm3/(N·m)降至4.5×10−5 mm3/(N·m)。当Gr的质量分数为1%时复合涂层的晶粒尺寸与Gr的质量分数为0.8%时相比有所增加,且硬度和摩擦性能略有下降。当Gr的质量分数为0.8%时,复合涂层具有更好的晶粒结构、显微硬度和耐磨性,且横向摩擦性能优于纵向摩擦性能。结论在镍基熔覆层中添加Gr可以起到明显的强化作用,过量添加Gr会使熔覆层的显微硬度和摩擦性能下降,在添加Gr之前熔覆层的磨损机制主要为磨粒磨损,加入Gr之后磨损机制转变为黏着磨损和氧化磨损,并伴随磨粒磨损。