机械工程学报 ›› 2025, Vol. 61 ›› Issue (10): 164-177.doi: 10.3901/JME.2025.10.164
• 特邀专栏:高端装备表面强化防护与再制造 • 上一篇
郝敬宾1,2, 杜沁1, 牛庆伟1, 付天池2, 刘昊1, 杨海峰1, 刘新华1
HAO Jingbin1,2, DU Qin1, NIU Qingwei1, FU Tianchi2, LIU Hao1, YANG Haifeng1, LIU Xinhua1
摘要: 随着工业机械装备在极端环境中对关键部件表面性能要求的提高,Ni-WC功能梯度材料(Functionally graded material,FGM)在提升关键部件表面性能方面展现出更加广泛的应用潜力。本研究采用超声辅助激光熔覆技术(Ultrasonic-assisted laser cladding,UALC)在H13钢基板上制备Ni-WC梯度复合涂层,通过控制WC颗粒与Ni60粉末的混合比例,成功构建三种不同WC含量的涂层(WC15、WC25、WC35)。超声振动的引入显著优化了涂层的微观结构,减少了内部缺陷(如:裂纹和气孔),提升了涂层的致密性和均匀性。结果表明:梯度设计和超声辅助能有效减少涂层内部裂纹和气孔,提高涂层成形质量;超声辅助促进层间物质交换,减少应力集中和性能差异;超声辅助的梯度涂层在硬度、耐磨性和抗冲击性能方面均有提升,硬度相较于传统多层单一WC25涂层提高了约10%、磨损率降低了55.56%、冲击吸收功提升了18.7%;超声梯度涂层展现出最佳的冲击韧性,断口分析显示其具有更多的韧窝。研究结果证实了UALC技术在提升梯度涂层性能方面的有效性,为机械关键部件的表面强化提供了一种新的技术途径。
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