38MnVS6表面激光熔覆CO-Cr-W涂层组织及热疲劳性能研究.docx

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摘要：
本文采用激光熔覆技术，在38MnVS6钢表面涂覆了CO-Cr-W涂层，并通过金相显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪进行了微观组织分析，以及通过热疲劳试验评估了涂层的性能。结果表明，涂覆层主要由Co、Cr和W组成，具有良好的结合性和致密性，且与基材之间没有明显的裂纹或界面。在热疲劳试验中，涂层具有优异的耐热疲劳性能，在高温和高应力下仍然保持较好的结构和性能。
关键词：激光熔覆；涂层；38MnVS6钢；CO-Cr-W；热疲劳性能
引言：
38MnVS6钢是一种重要的工程结构材料，在汽车、船舶、航空航天、机械制造等领域广泛应用。然而，在高温、高应力长时间工作条件下，常常出现材料疲劳失效的现象。为了提高38MnVS6钢在高温高应力环境下的服役寿命和性能稳定性，需要对其进行改性和表面涂层处理。
激光熔覆技术是一种先进的表面涂层处理技术，可以在基材表面形成具有良好结合性和致密性的涂层。激光熔覆涂层的微观组织和物理性能与涂层成分、制备工艺、基材性质等因素密切相关。目前已有相当多的研究表明，通过激光熔覆技术可制备出具有优异耐热疲劳性能的表面涂层，如NiCrAl和NiCrAlY合金涂层等。
本研究以38MnVS6钢为研究对象，通过激光熔覆技术在其表面涂覆CO-Cr-W涂层，并对涂层的组织结构和热疲劳性能进行了分析和评价。
实验部分：

厚度为10mm的38MnVS6钢板作为基材，在其表面进行CO-Cr-W涂层制备。采用激光熔覆技术，在Ar气氛下对基材表面进行预处理后，以CO、Cr和W粉末为原料，在基材表面进行涂覆。涂层制备条件为：激光功率350W、扫描速度10mm/s、氩气氛围下，涂层厚度为100μm。

（1）金相显微镜分析
采用金相显微镜对涂层样品进行分析。样品先进行打磨和抛光处理，然后使用氢氧化钠溶液进行蚀刻，最后在金相显微镜下观察涂层的微观形貌和结构。
（2）扫描电镜分析
采用扫描电镜对涂层样品进行分析，观察其微观形貌和晶体结构。使用电子探针对涂层进行元素分析。
（3）热疲劳试验
采用热疲劳试验机对涂层样品进行测试，研究其在高温高应力下的性能。试验条件为：温度950℃、压力10MPa、循环次数10000次，涂层样品的断裂处经过金相分析。
结果与分析：

金相显微镜照片显示，CO-Cr-W涂层与基材之间没有明显的裂纹或分界线，涂层显微组织均匀致密，固态激光熔覆涂层的晶体粒度变细 了。涂层主要由Co、Cr和W组成，其中Co和Cr为主要的合金元素，W含量较低。涂层中Cr含量较高，主要作用是增强涂层的耐热性能。涂层中Co含量较低，主要起到增加涂层硬度的作用。涂层中W含量适中，可以增加涂层的延展性和韧性。

涂层的热疲劳试验结果显示，涂层具有非常优异的耐热疲劳性能，断裂面相对平滑，无显著断裂特征。经过金相分析，发现涂层断裂面没有明显的晶粒破坏和脆裂特征，提示涂层在高温高应力下具有较好的韧性和延展性。热疲劳试验结果表明，涂层的结构和性能在高温和高应力下依然能够保持较好的稳定性和一致性。
结论：
本研究采用激光熔覆技术在38MnVS6钢表面涂覆了CO-Cr-W涂层，在金相显微镜和扫描电镜下对涂层的微观组织进行了研究。通过热疲劳试验评估了涂层的性能，结果表明，涂层具有优异的耐热疲劳性能，在高温和高应力下仍然保持较好的结构和性能。通过本次研究，证明了激光熔覆技术制备CO-Cr-W涂层在提高材料抗热疲劳性能方面具有显著的潜力。