王冬春 杜锦涛 刘辉 栾程群

摘要：碳化钨材料具有高硬度、高熔点等特性，被作为硬质相广泛用于激光熔覆表面强化，能够大幅提升表面耐磨、耐腐蚀性能。碳化钨在提升激光熔覆层性能的同时，也带来了气孔、裂纹、碳化钨颗粒不均等工艺问题，围绕碳化钨材料激光熔覆过程热历程与微观组织演化、熔池对流与元素扩散、碳化钨分解与热损伤、热应力与缺陷抑制，以及碳化钨涂层磨损机理等关键问题，国内外开展了诸多研究，对此进行全面阐述。在此基础上，指出碳化钨材料激光熔覆研究中的不足以及未来发展趋势。

关键词：碳化钨;激光熔覆;微观组织;热损伤;缺陷抑制

0    前言

激光熔覆技术是一种先进制造技术，将高功率密度激光束辐照到基材表面，使基材与熔覆层材料迅速熔化凝固，获得与基材冶金结合的涂层。激光熔覆层具有耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化等优异性能。该技术自1974年由美国的D. S. Gnanamuth[1]提出以来，已取得长足进展。硬质相耐磨材料由粘接相与硬质相组成，分别起粘结作用和强化作用。粘接相与金属基材冶金结合;硬质相以固体颗粒形式分布在熔覆层内部，以提高耐磨性，其中以碳化钨（WC）应用最为广泛。

WC为六方晶格结构，理论密度为15.77 g/cm3，熔点2 600～2 870 ℃，硬度可达2 000 HV以上，WC可与Co形成固溶体，与Co有好的湿润性[2]。WC颗粒在金属表面的激光合金化研究较早见于美国海军研究实验室[3]，在铝合金和钛合金表面形成厚度约为1 mm的高耐磨性WC/TiC合金化层。WC作为硬质相用于激光熔覆，最早见于美国巴特尔实验室[4]，将WC等硬质颗粒加入Co基粉末，获得了较高硬度的耐磨熔覆层。……