第十三届全国表面工程大会暨第十二届全国青年表面工程论坛

81 / 2020-09-16 16:30:27

激光熔覆制备盾构机刀具用镍基碳化物耐磨涂层组织及性能研究

激光熔覆；盾构机刀具；镍基碳化物；耐磨材料

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盾构机刀具在隧道掘进过程中受到砂土、卵石和硬岩的剧烈摩擦磨损，磨耗量巨大，严重制约隧道盾构掘进的安全和效率。盾构刀具用刀圈主要是模具钢，经过真空热处理后其硬度为58-60HRC，冲击韧性AKU为5-15J，很难从提高钢的性能方面来提高其耐磨性。激光熔覆具有功率密度高，热影响区小，稀释率低和与基材呈冶金结合等优点，广泛应用于耐磨、防腐蚀和修复再制造等领域中。本文在真空热处理后的盾构滚刀刀圈5Cr5MoSiV1基材上，经过200℃熔覆前预热和300℃的熔覆后保温处理，可以制备无气孔，裂纹的镍基碳化物耐磨涂层。涂层中WC、W₂C、TaC、VC为强化耐磨相，Ni、Cu为粘结相，实现了强韧性的匹配，可以大幅提高盾构刀具的表面耐磨性能。在砂卵石地层中应用结果表明，激光熔覆后的盾构机滚刀刀圈的耐磨性能达到传统未熔覆刀圈的1.5倍以上。