高速激光熔覆液压立柱表面耐磨耐蚀Fe基非晶涂层制备工艺研究

文摘   2024-10-02 21:15   江苏  


责编 明  秋

校对 筱  萍

审发 祁  

液压立柱支撑采煤工作面 来源:国资小新

随着采煤装备水平及煤炭开采量的提高,对综采支护设备的安全可靠性提出了更高的要求。而液压立柱作为主要承载部件,长期服役在潮湿、泥浆和落煤飞砸的恶劣工况环境下,容易诱发腐蚀和磨损失效现象,影响其使用寿命,亟需通过表面改性技术提升液压立柱的耐磨、耐蚀性能。

高速激光熔覆作为一种表面改性技术,能够以高激光能量密度迅速熔化粉体材料并凝固实现防护涂层的制备,且与基材形成冶金结合,是改善基材表面性能的重要手段之一。Fe基非晶合金因其原子排列呈长程无序、短程有序的排列结构,在其内部不存在位错、晶界等晶体缺陷,具有高强度、硬度和耐磨耐腐蚀性能。利用高速激光熔覆技术在液压立柱表面制备Fe基非晶涂层能够提升其力学性能,延长其服役寿命。

来自新疆工程学院的黄海博等利用高速激光熔覆技术在液压立柱表面制备Fe基非晶涂层,研究涂层非晶相组织分布及摩擦和耐腐蚀性能,为液压立柱耐磨、耐蚀性能的提升提供方法和思路。相关研究成果于2024年9月在《煤矿机械》上发表。

研究人员在液压立柱常用材料27SiMn钢表面利用高速激光熔覆技术制备了Fe基非晶涂层,高速激光熔覆设备(图1)主要由IPG激光器、CNC床身、送粉器、水冷机和保护气组成。本次试验选用的基体材质为27SiMn钢,是煤矿液压立柱常用的一种材料。熔覆材料为Fe基非晶合金粉末,其化学成分如表1所示;粉末形貌如图2所示,可以看出合金粉末呈良好的球形颗粒分布,具有较好的流动性,能够适用于高速激光熔覆加工。研究人员对其显微组织、硬度和耐磨耐蚀性能进行了研究(图3-6)。结果表明:涂层底部存在严重的晶化转变现象,但中部和顶部存在大面积非晶相组织。涂层的显微硬度能够达到1200HV,是基材的5倍以上;磨损率为2.14×10-4mg/N·m,较基材减少了5.9×10-5mg/N·m,具有优异的耐磨损性能;涂层的过自腐蚀电位Ecoor和自腐蚀电流密度Icoor分别为-0.57V和8.41μA/cm2,耐腐蚀性能较基材有明显提升。该项工作研究成果为提高液压立柱耐磨耐蚀性能提供了方法与思路。

该项工作得到了新疆维吾尔自治区重点研发计划项目的支持。

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