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铁基激光熔覆层的微观结构和摩擦磨损性能研究①

2021-11-13李聪玮张佳豪杜双明刘二勇

矿冶工程 2021年5期

李聪玮,刘 泽,王 明,张佳豪,杜双明,刘二勇

(1.西安科技大学 材料与工程学院,陕西 西安 710054;2.陕煤集团神南产业发展有限公司,陕西 榆林 719300)

液压支架作为必不可少的煤矿综采设备,长期处于井下复杂恶劣的工况环境,面临坚硬的煤矸石等颗粒撞击导致的腐蚀、磨损等多种损伤[1-3]。传统液压支架缸体表面处理方法为电镀硬铬,但镀铬层与基体结合力较弱,且容易出现锈蚀和剥落等缺陷,严重影响液压支架的使用寿命。激光熔覆是利用高能量密度的激光热源在基体表面熔覆粉末材料,通过快速融化和凝固形成具有低稀释率、高质量及良好冶金结合涂层的技术,近年来在煤机装备表面强化及再制造领域获得了广泛应用[4-6]。铁基熔覆层的服役性能较45钢、27SiMn等有大幅度提升[7-10]。但针对液压支架用钢的铁基熔覆涂层微观结构及服役性能研究尚不充分,且其与电镀硬铬的性能对比鲜有报道。

本文选择3种市场常用液压支架铁基粉末X1、X2和X3作为原料,利用激光熔覆技术在45钢表面分别制备了熔覆层,系统研究熔覆层的微观结构及摩擦磨损性能,以期为液压支架为代表的煤机装备表面强化及再制造提供技术支持。

1 实验材料及方法

选择45钢为激光熔覆基体材料,尺寸为200 mm×200 mm×10 mm。选择3种铁基粉末X1~X3作为熔覆材料,如图1所示。由激光粒度仪分析可知,3种铁基粉末的粒径约为50~150μm。3种铁基粉末化学组成如表1所示。

图1 铁基粉末形貌

表1 铁基粉末化学成分(质量分数)/%

选择西安必盛激光科技有限公司3 000 W光纤激光器进行激光熔覆。……

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