Wcco tăng cường tăng cường Gcr15 thép chống mòn thông qua phương pháp SLM

Hãy tưởng tượng một đột phá công nghệ có thể kéo dài đáng kể tuổi thọ của vòng bi chính xác trong khi giảm chi phí bảo trì do hao mòn.Thép có GCr15 truyền thống thường thất bại trong điều kiện đòi hỏiMột nghiên cứu mới khám phá tiềm năng của laser melting chọn lọc (SLM), một kỹ thuật sản xuất phụ gia đang nổi lên.để sản xuất các hợp chất thép GCr15 có hiệu suất cao WC-Co tăng cường để giải quyết các hạn chế quan trọng của các phương pháp sản xuất thông thường.

Nấu chảy laser chọn lọc (SLM) đã nhận được sự chú ý đáng kể như một công nghệ sản xuất phụ gia tiên tiến.Xây dựng các thành phần ba chiều với hình học phức tạpCác đặc điểm độc đáo của SLM bao gồm các bể nóng chảy vi mô (khoảng 100 μm), làm mát nhanh (10^6-8K / s), và xử lý nhiệt chu kỳ tích lũy kết quả là các cấu trúc vi mô đặc biệt và đặc tính cơ học vượt trội.

Thép mang GCr15 được sử dụng rộng rãi trong vòng bi và khuôn do độ cứng, độ bền, khả năng ăn mòn và khả năng chống ăn mòn tuyệt vời.bề mặt của nó vẫn dễ bị mòn do ma sátCác phương pháp sản xuất thông thường thường dẫn đến phân tách cacbua và cacbua có kích thước quá lớn, làm tổn hại đến độ bền của thành phần và hạn chế các ứng dụng trong sản xuất tiên tiến.

Nghiên cứu gần đây đã chứng minh khả năng sản xuất các vật liệu tổng hợp ma trận kim loại tăng cường hạt thông qua SLM. WC-Co, nổi tiếng với độ cứng cao, hệ số ma sát thấp,và điểm nóng chảy caoNghiên cứu này là người tiên phong trong việc kết hợp trực tiếp gia cố WC-Co vào thép GCr15 bằng công nghệ SLM.

Nghiên cứu sử dụng hỗn hợp các hạt WC-Co và bột GCr15 làm nguyên liệu thô.Sau khi trộn đồng đều bằng cách nghiền quả bóng, hỗn hợp bột đã trải qua xử lý SLM bằng cách sử dụng thiết bị được trang bị laser sợi 500W.

Các thông số quy trình chính bao gồm sức mạnh laser, tốc độ quét, khoảng cách khe và độ dày lớp đã được tối ưu hóa để đạt được các hợp chất mật độ cao với tính chất cơ học vượt trội.

• SEM và XRD cho phân tích cấu trúc vi mô và pha
• Kính hiển vi quang học để quan sát cấu trúc vi mô
• Kiểm tra độ cứng Vickers (200g tải, thời gian tồn tại 15s)
• Kiểm tra mòn quả bóng trên đĩa sử dụng Si₃N₄Quả gốm (5N tải, tốc độ 0,1m/s, khoảng cách trượt 1000m)
• Tính toán tỷ lệ hao mòn thông qua đo diện tích cắt ngang bề mặt hao mòn

Các composite được sản xuất bằng SLM cho thấy cấu trúc dày đặc với phân bố hạt WC-Co đồng đều.Ma trận GCr15 hiển thị các cấu trúc tế bào mịn (1-2μm) với các chất lắng đọng quy mô nano ở ranh giới tế bàoSự liên kết giao diện tuyệt vời giữa các hạt WC-Co và ma trận được quan sát thấy mà không có độ xốp hoặc nứt đáng kể.

Phân tích XRD xác nhận sự hiện diện của các pha α-Fe, WC và Co mà không có sự hình thành pha mới, cho thấy sự tương tác hóa học tối thiểu trong quá trình chế biến.WC-Co bổ sung tinh chế cấu trúc hạt ma trận thông qua hạt nhân hóa dị tính.

Các composites cho thấy sự cải thiện đáng chú ý:

• Tăng độ cứng đáng kể so với GCr15 tinh khiết
• Giảm tỷ lệ hao mòn đáng kể
• Thành phần WC-Co 10% đạt độ cứng 850HV
• Tỷ lệ hao mòn giảm xuống còn 1,2 × 10⁻⁶mm³N⁻¹m⁻¹

Độ cứng vượt trội xuất phát từ tính chất nội tại của WC-Co và hạn chế chuyển động luân chuyển.

GCr15 tinh khiết cho thấy bề mặt mòn thô với cày và mảnh vụn rõ ràng, đặc trưng của sự mòn mài.Các hạt WC-Co nhô ra cung cấp khả năng chịu tải và bôi trơn, ngăn chặn hiệu quả sự mòn mài mòn.

• Sản xuất hợp chất WC-Co/GCr15 liên kết tốt thông qua SLM
• Việc tinh chế ngũ cốc đáng kể và tăng cường tính chất cơ học
• Ứng dụng chống mài mòn hiệu quả thông qua việc kết hợp WC-Co

Mặc dù hứa hẹn, vẫn còn những thách thức trong việc tối ưu hóa quy trình, kiểm soát phân phối hạt và giảm chi phí cho việc áp dụng công nghiệp.Nghiên cứu trong tương lai nên giải quyết các khía cạnh này để thực hiện đầy đủ tiềm năng của SLM trong các ứng dụng vòng bi tiên tiến.