1、引言

激光熔覆的優點是能夠形成一個復合材料的熔覆層；由于激光熔覆熱輸入量低，所以焊接變形和殘余應力小；激光熔覆通過離焦量的改變、熔覆速度的調整和送粉速度的控制可以獲得極低稀釋率的熔覆層^[1]。因此，在最近幾年，激光熔覆在生產應用領域得到了迅速發展^[2]，如日本已將激光熔覆應用于汽車發動機出氣閥門的強化^[3]。

復合材料的熔覆層往往是將硬質相顆粒（作為強化相）與具有較好韌性的合金粉末（作為粘結劑）混合后形成的。利用激光快速加熱和冷卻的特點，在硬質相顆粒還沒有分解前熔池就凝固結晶，從而使硬質相顆粒鑲嵌在韌性較好的合金粉末基體上，以提高熔覆層的使用性能^[4]。作為硬質相顆粒，WC被廣泛地采用了；作為粘結劑，Ni基合金、Co基合金和Fe基合金被廣泛地采用了。如Ni基合金+WC^[5]、Co基合金+ WC^[6]和Fe基合金+WC。雖然熔覆層的耐磨性能隨WC含量的增加而增加，但是熔覆層的脆硬性也隨之增加，導致熔覆層的裂紋敏感性提高^[6-11]。為了降低熔覆層裂紋敏感性，通常采用了預熱方法。但是，有關預熱溫度、WC含量和單道熔覆方法對熔覆層裂紋敏感性的影響研究，還沒有詳細的報道。本試驗中，采用額定輸出功率2.4kW連續波CO₂激光熔覆系統，將Co基合金（Stellite-6）與WC的混合粉末熔覆于低碳鋼（SM400B）的表面上。

2、試驗條件與設備

    試板尺寸為100×50×9mm的低碳鋼板SM400B（0.13%C、0.19%Si、0.66%Mn、0.016%P、0.005%S、余量為Fe）。Co基合金粉末Stellite-6（1.08%C、1.27%S、1.63%Ni、8.32%Cr、2.04%Fe、4.33%、余量為Co）的粒度為63-250μm。VC粉末（99.7%VC）的粒度為45μm。試板表面的粗糙度（Rz）約為50μm。熔覆前，將試板的表面用丙酮清洗。

激光熔覆系統示意圖如圖1所示。該系統采用了額定輸出功率為6kW 光纖IPG激光器，激光束的能量分布近似為高斯分布（TEM_00*）。