凿岩钻具激光再制造陶瓷-高熵自润滑梯度涂层形性调控研究
编号:95
稿件编号:103 访问权限:仅限参会人
更新:2026-03-25 10:12:27 浏览:31次
邀请报告
摘要
针对凿岩钻具在高冲击、高磨损、高腐蚀耦合严苛服役环境下频发磨损、腐蚀失效,进而引发开采效率下降、运维成本高的难题,本研究提出在凿岩钻具损伤面制备陶瓷-高熵自润滑梯度涂层的激光再制造延寿策略。研究以“材料设计-工艺优化-性能调控”为主线,设计Ti/Nb元素掺杂耦合Ti3SiC2 MAX相/TiC颗粒协同强化的陶瓷-高熵自润滑复合材料;建立粉末气-固两相流与熔池热质传递多场耦合数值模型,揭示工艺参数与粉末汇聚特性、熔池凝固行为的内在关联;引入机械振动外场调控涂层微观组织演化与硬度梯度分布,成功制备高成形质量、低裂纹敏感性的梯度强化涂层。结果表明:400Hz振动辅助可显著增强熔池金属流动性,加速气泡逸出与陶瓷相均匀弥散分布,将涂层孔隙率降至0.1%以下;梯度结构设计有效抵消振动对界面结合的削弱效应,涂层结合强度达642MPa,通过固溶、细晶、弥散的协同强化作用,涂层表面硬度较钻具基体提升88.1%,耐磨性提升22倍,耐蚀性提升8倍,冲击韧性提升19.1%;再制造钻具上机钻孔试验中涂层无剥落、开裂现象,磨损量仅为新品的77%。本研究为凿岩钻具长寿命激光再制造提供了理论支撑与技术路径,同时拓展了高熵合金复合材料在矿山装备表面强化领域的应用。
关键字
凿岩钻具,激光再制造,陶瓷-高熵合金,自润滑,梯度涂层
稿件作者
周嘉利
中国矿业大学
程延海
中国矿业大学
陈浩
中国矿业大学
陈佳乐
中国矿业大学
陈英豪
中国矿业大学
王军
中国矿业大学
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