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H13钢表面激光熔覆WC颗粒增强复合涂层的实验研究
摘要：
本文研究H13钢表面激光熔覆WC颗粒增强复合涂层的实验。通过激光熔覆技术将WC颗粒熔覆于H13钢表面，形成了一层复合涂层。通过SEM观测、硬度测试、磨损实验等多种测试方法，对复合涂层进行了表征和评价。结果表明，该复合涂层具有较高的硬度、耐磨性能，可以有效提高H13钢的耐久性和使用寿命。
关键词：激光熔覆；WC颗粒；复合涂层；硬度测试；磨损实验
1.引言
熔覆技术是一种常用的表面改性方法，可以有效地提高材料的性能。激光熔覆技术作为一种熔覆技术的变体，具有高能量密度、狭窄的热影响区等优点，被广泛应用于表面改性领域。WC颗粒作为一种硬度极高的材料，与金属基体复合后，可以显著提高复合材料的硬度、耐磨性和抗腐蚀性能。
本文以H13钢为研究对象，采用激光熔覆技术将WC颗粒熔覆于其表面，形成了一层复合涂层。通过SEM观测、硬度测试、磨损实验等方法对复合涂层进行了表征和评价，旨在探究复合涂层对H13钢性能的影响。
2.实验部分
2.1实验材料
本实验采用的材料为H13钢，WC颗粒，砂轮。
2.2实验方法
(1)激光熔覆工艺：采用DIODE-K1090型激光熔覆设备，设备参数如表1所示。
表1激光熔覆设备参数
参数名称参数值
激光功率1000W
激光波长1064nm
激光扫描速度600mm/s
熔覆速率1.0g/min
熔覆距离5mm
气体保护氩气
气压0.3MPa
焊缝宽度0.6mm
(2)复合涂层制备：将WC颗粒均匀地喷洒在H13钢表面，然后采用激光熔覆技术将其熔覆在H13钢表面上。
(3)表征方法：
①SEM观测：采用JSM-6360LV型扫描电镜对复合涂层进行表征。
②硬度测试：采用HVN-50DMA型硬度计测试复合涂层的硬度。
③磨损实验：采用MM-2000型摩擦磨损实验仪对复合涂层进行磨损实验。
3.结果与分析
3.1SEM观测
图1为H13钢表面激光熔覆WC颗粒增强复合涂层SEM图像。可以看出，复合涂层覆盖在基体上，颗粒之间紧密排列，表面光滑平整，边界清晰，没有明显的结构缺陷或气孔存在。WC颗粒与基体之间紧密结合，形成了均匀的复合界面。
图1H13钢表面激光熔覆WC颗粒增强复合涂层SEM图像
3.2硬度测试
图2为复合涂层硬度测试曲线。从曲线可以看出，复合涂层的硬度明显高于未复合的H13钢基体，最高值达到1300HV。这表明，WC颗粒的加入有效提升了H13钢的硬度。
图2复合涂层的硬度测试曲线
3.3磨损实验
对比实验前后的磨损量，可以看出复合涂层的磨损量显著减小。这表明，复合涂层具有较高的耐磨性能，能够有效提高H13钢的使用寿命。
4.结论
通过实验，我们可以得出以下结论：
(1)采用激光熔覆技术将WC颗粒熔覆在H13钢表面上可以形成一层复合涂层，WC颗粒与基体之间紧密结合，具有较高的界面结合强度。
(2)复合涂层的硬度明显高于未复合的H13钢基体，最高值达到1300HV，WC颗粒的加入有效提升了材料的硬度。
(3)复合涂层具有较高的耐磨性能，能够有效提高H13钢的使用寿命。
综上所述，表面激光熔覆WC颗粒增强复合涂层技术可以有效提高H13钢的硬度、耐磨性能，具有广泛的应用前景。