1、高溫磨損是熱作模具、熱軋輥、發(fā)動機缸套、氣門座等重要機械設(shè)備和零部件的常見失效形式。通過激光熔覆工藝制備的Co基耐磨合金涂層可以延長這類機械零部件的服役壽命，隨著工業(yè)生產(chǎn)的大規(guī)模化和技術(shù)更新?lián)Q代的進一步加快，上述機械設(shè)備與零部件的服役狀態(tài)變得更加苛刻，因此要求材料具有更加優(yōu)異的力學(xué)性能、抗氧化性能和耐磨性能，特別是耐高溫磨損性能，才能保障機械設(shè)備和零部件的穩(wěn)定長效運行。因此，單一的Co基合金涂層已經(jīng)難以滿足嚴苛的工況要求，研發(fā)高性能耐高

2、溫磨損和氧化的復(fù)合涂層成為現(xiàn)代制造業(yè)迫切的需要。已有的生產(chǎn)實踐和科學(xué)研究顯示，通過激光熔覆工藝將WC合金粉末作為強化相添加到Ni基合金涂層中可以增強熔覆層的耐磨性，近年來采用激光熔覆方法在Co基合金中添加強化相WC制備WC/Co耐高溫磨損涂層的研究雖有一些報道，但與Ni基合金涂層相比，研究工作還不充分，特別是關(guān)于WC/Co-Cr復(fù)合涂層的熔覆工藝優(yōu)化與高溫環(huán)境下的涂層性能變化規(guī)律的研究則更為少見，因此，探索高品質(zhì)耐高溫磨損的WC/Co-

3、Cr復(fù)合涂層的制備技術(shù)和揭示涂層的耐高溫磨損與氧化機制是一項具有科學(xué)意義和應(yīng)用前景的工作。本文的主要工作體現(xiàn)在:
　　激光熔覆工藝參數(shù)的優(yōu)化，使用YAG固體激光器LMY1500在45鋼基體熔覆WC/Co-Cr復(fù)合涂層，選擇電流I、頻率F、脈沖脈寬PW、掃描速度V四個參數(shù)作為變量，設(shè)計了四因素三水平正交試驗，對涂層熔覆效果進行了評分，得到了熔覆工藝參數(shù)對熔覆效果的影響順序依次為:電流的影響最顯著，其次為頻率，再次為掃描速度，脈沖脈寬

4、的影響最小。選用10wt.％WC熔覆粉末，激光熔覆工藝最佳參數(shù)組合是:電流380 A，頻率40 Hz，脈寬1 ms，掃描速度8mm/s。選用20wt.％WC的熔覆粉末，激光熔覆工藝最佳參數(shù)組合為:電流380A，頻率40 Hz，脈寬1.5 ms，掃描速度6 mm/s。隨著WC含量的增加，激光脈寬應(yīng)增加，而激光掃描速度應(yīng)該適當(dāng)降低。
　　采用SEM、TEM、XRF、XRD、EDS、XPS等分析方法對WC/Co-Cr復(fù)合涂層的組織和物相

5、做了表征。指出經(jīng)過激光熔覆處理后，復(fù)合涂層與原始合金粉末對比，相組成產(chǎn)生了變化，熔覆過程中有金屬間化合物和碳化物等強化相的生成;且合金元素在熔覆界面的分布呈現(xiàn)出梯度變化，與基體形成了冶金結(jié)合，有利于復(fù)合涂層性能的改善。復(fù)合涂層的顯微組織是Co-Cr固熔體上分布著WC以及少量的Cr7C3、Cr23C6等強化相;熔覆層的硬度由表層至基體逐漸降低，表層最高硬度可達HV1160。
　　采用滑動磨損方式研究了激光熔覆WC/Co-Cr涂層的常

6、溫滑動磨損特性，通過比較涂層在不同條件下的磨損失重、摩擦因數(shù)變化以及磨損面的微觀形貌，揭示了復(fù)合涂層的常溫磨損機制為典型的磨粒磨損，得到了隨涂層中WC含量的提高，涂層平均摩擦因數(shù)減小，磨損量和磨痕數(shù)量大幅減少，但當(dāng)WC增加到20 wt.％以后，涂層脆性也不斷加大，表面微裂紋的增多將不利于涂層綜合性能的提高的結(jié)論。
　　利用MMU-5G型高溫磨損試驗機研究了復(fù)合涂層的高溫磨損特性，利用SEM觀察和分析了樣品磨損面的形貌，利用XPS分

7、析了樣品磨損面的主要元素價態(tài)，利用鐵譜分析儀分析了磨屑的形態(tài)，結(jié)合磨損面的微觀成分分析提出了復(fù)合涂層的高溫磨損機制。發(fā)現(xiàn)復(fù)合涂層的磨損機制隨著溫度的提高而變化，當(dāng)磨損試驗溫度在室溫（RT）至200℃時，復(fù)合涂層的磨損機制存在磨粒磨損和粘著磨損兩種機制;在200～500℃時，磨損機制轉(zhuǎn)化為輕微擦傷和氧化磨損共同作用;在600℃時磨損機制主要為塑性涂抹。同時指出了WC/Co-Cr復(fù)合涂層比熱作模具鋼H13具有更優(yōu)異的耐高溫磨損性能。

8、　　采用600℃靜態(tài)氧化方式，結(jié)合DSC和形貌分析，研究了復(fù)合涂層的抗高溫氧化特性，發(fā)現(xiàn)激光熔覆復(fù)合涂層顯著提高了H13鋼的高溫抗氧化性能，表現(xiàn)為H13鋼熔覆后氧化增重量及氧化速度明顯下降，氧化速度常數(shù)kp從0.0109下降至0.0014。WC/Co-Cr合金熔覆層在高溫氧化前的顯微硬度高達HV1160，明顯高于H13鋼，高溫氧化試驗后復(fù)合涂層的顯微硬度降至HV650仍然高于H13鋼的200。H13鋼高溫氧化后出現(xiàn)較多的Fe2O3相。W