304不銹鋼激光原位合成自潤滑涂層的寬溫域摩擦學性能

王 勉，劉秀波,3，歐陽春生，羅迎社，陳德強

(1 中南林業科技大學 材料表界面科學與技術湖南省重點實驗室，長沙 410004；2 中南林業科技大學 工程流變學湖南省重點實驗室，長沙 410004；3 中國科學院蘭州化學物理研究所固體潤滑國家重點實驗室，蘭州 730000；4 河南科技大學高端軸承摩擦學技術與應用國家地方聯合工程實驗室，河南 洛陽 471003)

304不銹鋼在常溫下具有良好的耐腐蝕、抗氧化性等特性，被廣泛應用于機械制造、石油化工等領域，但由于其在中、高溫下熱穩定性差，硬度退化大導致耐磨性差，限制了其作為重要的摩擦運動副零部件(發動機葉片、耐高溫軸承、高溫絕熱旋風分離器等)的應用[1-3]。目前國內外研究者大多采用激光技術在不銹鋼表面制備自潤滑耐磨復合涂層用于解決其中高溫性能差的問題[4-6]。尹泉等[7]采用CO2激光熔覆工藝在304不銹鋼表面制備含Ti(C，N)增強相的鐵基熔覆層。結果表明：熔覆層呈典型的樹枝晶形貌組織，與基體形成了良好的冶金結合。鈦鐵粉末與石墨、氮氣在激光熔覆過程中原位生成了Ti(C，N)增強相。熔覆層主要由γ-Fe,α-Fe,Ti(C0.3N0.7),Fe-N等物相組成。熔覆層的平均硬度值為450HV0.2，約是基體硬度(240HV0.2)的2倍。Song等[8]采用316L不銹鋼粉末對304不銹鋼進行激光熔覆修復，然后用鑄造WC粉末對表面進行激光合金化處理。研究發現：熔覆區組織由柱狀枝晶、胞簇和等軸晶組成，合金層組織由過飽和奧氏體枝晶和均勻的枝晶間網狀碳化物組成。磨損實驗前后未觀察到明顯的宏觀氣孔或裂紋，其中WC含量最高(24.4%，質量分數)的涂層硬度最高為550HV0.5，質量損失最小為0.7 mg。……