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摘要
目的 为了从原理上改良汽车关键零部件特定表面的减摩性能，提出环形激光熔覆高质量CuPb10Sn10铜合金异质涂层提升零部件耐磨减摩性能的方法。方法 设计单层熔覆、顶部重熔、逐层重熔3种制备方案，采用环形束激光熔覆技术在42CrMo钢表面制备熔覆层。分析试样的表面形貌、孔隙率、物相构成，并分析熔覆层–基材的结合强度及耐磨减摩效果。结果 基于环形激光熔覆单层熔覆层设计的逐层重熔和顶部重熔制备工艺方法均能在42CrMo钢表面实现厚1mm减摩涂层的成功制备。单层熔覆在熔覆过程及环境参数改变范围内的质量提升效果有限，缺陷分布明显且难以控制；顶部重熔过程中热量分布特征导致的Marangoni效应未使熔覆质量实现有效优化，熔覆层内部孔洞、裂纹、热影响区（HAZ）等缺陷未显著减少；逐层重熔法制备的熔覆层质量大幅提升，制备过程显微组织变化过程为：不均匀网状分布–独立棒状分布–“芝麻”状分布，且发现“芝麻”状分布SPP（富铅第二相粒子）的减摩效果优于独立棒状分布SPP。熔覆层出现偏析分层，且凝固过程晶粒长大生成柱状枝晶。逐层重熔法制备的CuPb10Sn10熔覆层孔隙率不高于0.5%，摩擦因数较原始基材表面下降量可达75%。结论 实现了碳钢材料零部件表面高性能耐磨减摩涂层的成功制备，为汽车制造等工业零部件设计与生产提供了新的思路及工艺理论指导。
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单位苏州大学; 机电工程学院
