基于激光熔覆原理新型模具材料涂层性能研究
材料，通过激光熔覆技术在基体材料表面熔覆一层具有优异的耐磨、耐蚀、抗氧化、抗疲劳性能的涂层延长零部件的使用寿命，大幅节约材料，降低成本，是一种绿色环保的表面改性技术和再制造技术。目前，在激光熔覆过程中，使用价格低廉的铁基粉末容易氧化烧损，因此，用添加焊条药皮以解决其氧化烧损，能节约成本[3，4]。
2 实验步骤
将尺寸150 mm×55 mm×20 mm的基材Q235进行喷砂处理，出去表面铁锈等污渍。铁基合金粉末、粒度为-150～+325目，粉末的化学成分质量百分比为：C 0.2-0.5、Cr 18 - 20、Ni1-4、Si l- 1.5、B 0.5 -1、Fe余量，将焊条药皮（重量占粉末重量的1%～3%）导入溶剂中溶解，然后再导入金属粉末进行充分搅拌，干燥，碾碎，制备添加焊条药皮铁基合金粉末，实验前在45～60℃的干燥箱中烘烤8h以上，以去除粉末中的水分。采用同步送粉方式，工艺参数：功率2.2 kW、扫面速度6m m/min、光斑尺寸3～5 mm、保护气体Ar、搭接率50%。采用为武汉团结激光TJ - 5050H激光器，描层数为7。合金粉末粉末和添加焊条药皮合金粉末对应的成形试件分别为试件1、试件2，利用线切割将熔覆层切成如图1所示的非标拉伸试件。
3 实验结果分析
3.1 外观形貌观察
从图2可以看出，未添加焊条药皮的激光熔覆层表面颜色较深，无肉眼可见的金属光泽，添加焊条药皮的熔覆层色泽广亮，具有明显的金属光泽。实验结果表明：添加焊条药皮，能确实改善金属粉末高温下的抗氧化性能。
3.2 硬度检测与分析
打磨熔覆层至光滑，用乙醇反复清洗表面，去除异物，采用全洛氏硬度仪TH320，随机在光滑的熔覆层表面随机的测量11个点，各组硬度测量值如图3所示。从图3中可以看出：试件1、试件2平均洛氏硬度分别为：48.14HRC、49.61HRC，试件2的硬度比试件1硬度提高约3%，实验结果表明：添加焊条药皮后能提高激光熔覆层的硬度。
3.3 拉伸力学性能
首先把非标准的拉伸试样用细砂纸磨平，磨去非标拉伸试件试样表面的划痕，然后装在夹具上，在室温下实验，拉伸速率为0.5 mm/min。抗拉强度如表1所示，从表1中可以看出，与试件1相比，试件2的平均抗拉强度都提高了5.05%。实验结果表明：在粉末中添加的焊条药皮，能提高激光熔覆层的抗拉强度。
4 结论
激光熔覆时，焊条药皮在高温下生成具有还原性的气幕笼罩在熔池周围，阻隔了熔池接触空气，防止熔化金属被氧化;熔化的焊条药皮与粉末中的Si、B形成熔渣，密度小的氧化熔渣浮出熔池，覆盖在熔池表面，加强熔池与大气的隔离，防止高温熔融金属被氧化，从而能一定程度上减少熔覆层的氧化烧损问题;焊条药皮能带进碳元素给激光熔覆层，相当于进行了渗碳处理，且生成高硬度的碳化物，故熔覆层的硬度和强度均能提升。
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