一种激光熔覆层耐磨性的测试方法与流程

1.本发明涉及一种熔覆层耐磨性测试技术领域，具体是一种激光熔覆层耐磨性的测试方法。


背景技术：

2.涂层的耐磨性是指涂层与它相互接触的物体抵抗磨损的能力。涂层应用最多和最能发挥其作用的性能是耐磨损性能。磨损是两摩擦表面在相对运动过程中由微观去除机制导致表面材料损失和损伤的现象，两接触面摩擦必然会产生磨耗。磨损问题引起人们极大的重视，这是由于磨损所造成的损失十分惊人。根据相对运动形式的不同，常见的磨损有滑动磨损，冲击磨损，滚动磨损、微动磨损等几种形式。在工程中，材料的磨损形式受材料性能、摩擦时间、相对运动形式和工况的综合影响，一般以多种不同磨损形式复合出现。
3.一般情况下，材料的减摩性与耐磨性是统一的，即摩擦系数低的材料通常也具有耐磨损性能。然而，并非所有的材料都兼有这两种性能。有些减摩材料并不耐磨，而某些耐磨材料可能摩擦系数很高。良好的耐磨材料应具有较低的摩擦系数，它不但本身耐磨，同时也不应使配对表面的磨损过大。所以减摩耐磨性能实质上是相互配对材料的组合性能。
4.现有技术中，对于激光熔覆层耐磨性的测试并没有系统的测试方法，并且测试起来较为复杂，且测试结果也并不准确，因此，亟需一种激光熔覆层耐磨性的测试方法来解决上述技术问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种激光熔覆层耐磨性的测试方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.一种激光熔覆层耐磨性的测试方法，包括以下步骤：
8.s1：宏观切割：先用单反相机对16mn基板、导向板1和导向板2表面进行拍照，再采用电火花线切割机将螺栓进行分区切割以方便进行后续分析，并对切割区域进行拍照；
9.s2：样品制备：利用电火花线切割机对16mn基板、导向板1和导向板2的相同位置进行切割加工，16mn基板、导向板1和导向板2均从涂层表面向下切割，制成尺寸为20
×
10
×
10.2mm3的样品，使用电火花线切割机加工上表面以减小由于熔覆搭接造成的较大波纹度，最终加工样品尺寸为20
×
10
×
10mm3；
10.s3：摩擦学实验：在往复滑动运动模式下对16mn基板、导向板1和导向板2进行摩擦磨损试验，研究其摩擦磨损性能；
11.s4：耐磨性能分析：采用多种摩擦学分析测试手段，对试验磨损后的磨痕进行损伤分析；
12.s5：摩擦系数分析：研究摩擦系数的变化及其影响因素，相同试验条件下对熔覆层的耐磨性进行合理的评价；
13.s6：微观形貌分析：采用移动光镜对熔覆层表面的磨损特征、磨损形式及磨损机理进行判断分析，同时对磨损表面的形貌以及磨损颗粒进行观测。
14.作为本发明进一步的方案：摩擦学实验采用往复滑动摩擦磨损试验装置来完成，往复滑动摩擦磨损试验装置的应变式力传感器通过上夹具连接球试样，平面试样安装在下夹具中，试验开始时，二维移动平台下降带动球试样向下移动与平面试样接触，并施加法向载荷至一定值，试验过程中通过反馈系统实时调节保持较稳定的法向载荷，此后，平面试样做往复运动，实现与球试样的往复摩擦。
15.作为本发明进一步的方案：两种运动模式的磨损试验均采用有良好接触状态的球-平面接触方式，球试样均选择精磨加工过直径为10mm的均质yg6硬质合金球，相比常用的钢球、si3n4陶瓷球，硬质合金球硬度极高且机械性能稳定。
16.作为本发明进一步的方案：在摩擦学实验过程中，所有试样在试验前均依次用丙酮和酒精超声清洗，试验环境为大气环境下干态，室温28℃，相对湿度rh 60％
±
10％，试验参数包括：法向载荷fn：10n、20n、30n，往复位移幅值d：6mm，往复频率f：1hz，运动速度v＝0.72m/min，循环次数n：1600次，运动历程s＝19.2m。
17.作为本发明再进一步的方案：样品制备过程中，具体操作如下：
18.使用普通平面磨床依次对16mn基板、导向板1和导向板2样品的上表面进行粗磨、精磨加工，使上表面获得极小的粗糙度和极高的表面光洁度；
19.将试样上表面依次在目数为100、400、800、1000、1500和3000的金相水磨砂纸进行打磨，要求经每张砂纸打磨后，目视仅有一个方向的磨痕为止，随后将样品旋转90
°
，继续打磨，依次重复该过程，直至表面仅有单方向的轻微划痕为止；
20.使用粒度为0.5和1.5的金刚石抛光膏，将样品表面在金相抛光机上进行多次抛光，直至表面呈镜面状态且不能有任何的划痕，同时在普通显微镜下表面清晰成像且易聚焦；
21.将样品浸入含有丙酮溶液的烧杯中，该溶液高度超过样品，超声清洗的频率为40khz，清洗时间为10min；
22.取出样品，将丙酮溶液倒掉，随后用无水乙醇再清洗10min，检查试验样品表面是否有污物，若有，继续用无水乙醇清洗，直至表面干净、无污物；
23.将样品取出并放置于烘箱烘干。
24.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
25.本发明通过16mn基板、导向板1和导向板2样品对激光熔覆层耐磨性进行测试，对熔覆层进行了表面宏观分析、样品制备、摩擦学实验和耐磨性能分析等，对各样品的宏观形貌、摩擦系数、微观形貌及各现象的原因进行了深入的分析，从而实现了对激光熔覆层耐磨性的测试，本发明对于激光熔覆层的耐磨性进行了系统的测试，并且测试起来非常的简单、方便，且测试结果更加准确，实用性强，有利于现实中使用。
具体实施方式
26.下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细地说明，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护
的范围。
27.实施例一
28.一种激光熔覆层耐磨性的测试方法，包括以下步骤：
29.s1：宏观切割：先用单反相机对16mn基板、导向板1和导向板2表面进行拍照，再采用电火花线切割机将螺栓进行分区切割以方便进行后续分析，并对切割区域进行拍照；
30.s2：样品制备：利用电火花线切割机对16mn基板、导向板1和导向板2的相同位置进行切割加工，16mn基板、导向板1和导向板2均从涂层表面向下切割，制成尺寸为20
×
10
×
10.2mm3的样品，使用电火花线切割机加工上表面以减小由于熔覆搭接造成的较大波纹度，最终加工样品尺寸为20
×
10
×
10mm3；
31.s3：摩擦学实验：在往复滑动运动模式下对16mn基板、导向板1和导向板2进行摩擦磨损试验，研究其摩擦磨损性能；
32.s4：耐磨性能分析：采用多种摩擦学分析测试手段，对试验磨损后的磨痕进行损伤分析；
33.s5：摩擦系数分析：研究摩擦系数的变化及其影响因素，相同试验条件下对熔覆层的耐磨性进行合理的评价；
34.s6：微观形貌分析：采用移动光镜对熔覆层表面的磨损特征、磨损形式及磨损机理进行判断分析，同时对磨损表面的形貌以及磨损颗粒进行观测。
35.优选的，在本实施例中，摩擦学实验采用往复滑动摩擦磨损试验装置来完成，往复滑动摩擦磨损试验装置的应变式力传感器通过上夹具连接球试样，平面试样安装在下夹具中，试验开始时，二维移动平台下降带动球试样向下移动与平面试样接触，并施加法向载荷至一定值，试验过程中通过反馈系统实时调节保持较稳定的法向载荷，此后，平面试样做往复运动，实现与球试样的往复摩擦。
36.优选的，在本实施例中，两种运动模式的磨损试验均采用有良好接触状态的球-平面接触方式，球试样均选择精磨加工过直径为10mm的均质yg6硬质合金球，相比常用的钢球、si3n4陶瓷球，硬质合金球硬度极高且机械性能稳定。
37.优选的，在本实施例中，在摩擦学实验过程中，所有试样在试验前均依次用丙酮和酒精超声清洗，试验环境为大气环境下干态，室温28℃，相对湿度rh 60％
±
10％，试验参数包括：法向载荷fn：10n、20n、30n，往复位移幅值d：6mm，往复频率f：1hz，运动速度v＝0.72m/min，循环次数n：1600次，运动历程s＝19.2m。
38.优选的，在本实施例中，样品制备过程中，具体操作如下：
39.使用普通平面磨床依次对16mn基板、导向板1和导向板2样品的上表面进行粗磨、精磨加工，使上表面获得极小的粗糙度和极高的表面光洁度；
40.将试样上表面依次在目数为100、400、800、1000、1500和3000的金相水磨砂纸进行打磨，要求经每张砂纸打磨后，目视仅有一个方向的磨痕为止，随后将样品旋转90
°
，继续打磨，依次重复该过程，直至表面仅有单方向的轻微划痕为止；
41.使用粒度为0.5和1.5的金刚石抛光膏，将样品表面在金相抛光机上进行多次抛光，直至表面呈镜面状态且不能有任何的划痕，同时在普通显微镜下表面清晰成像且易聚焦；
42.将样品浸入含有丙酮溶液的烧杯中，该溶液高度超过样品，超声清洗的频率为
40khz，清洗时间为10min；
43.取出样品，将丙酮溶液倒掉，随后用无水乙醇再清洗10min，检查试验样品表面是否有污物，若有，继续用无水乙醇清洗，直至表面干净、无污物；
44.将样品取出并放置于烘箱烘干。
45.实施例二
46.一种激光熔覆层耐磨性的测试方法，包括以下步骤：
47.s1：宏观切割：先用单反相机对16mn基板、导向板1和导向板2表面进行拍照，再采用电火花线切割机将螺栓进行分区切割以方便进行后续分析，并对切割区域进行拍照；
48.s2：样品制备：利用电火花线切割机对16mn基板、导向板1和导向板2的相同位置进行切割加工，16mn基板、导向板1和导向板2均从涂层表面向下切割，制成尺寸为20
×
10
×
10.2mm3的样品，使用电火花线切割机加工上表面以减小由于熔覆搭接造成的较大波纹度，最终加工样品尺寸为20
×
10
×
10mm3；
49.s3：摩擦学实验：在往复滑动运动模式下对16mn基板、导向板1和导向板2进行摩擦磨损试验，研究其摩擦磨损性能；
50.s4：耐磨性能分析：采用多种摩擦学分析测试手段，对试验磨损后的磨痕进行损伤分析；
51.s5：摩擦系数分析：研究摩擦系数的变化及其影响因素，相同试验条件下对熔覆层的耐磨性进行合理的评价；
52.s6：微观形貌分析：采用移动光镜对熔覆层表面的磨损特征、磨损形式及磨损机理进行判断分析，同时对磨损表面的形貌以及磨损颗粒进行观测。
53.优选的，在本实施例中，摩擦学实验采用往复滑动摩擦磨损试验装置来完成，往复滑动摩擦磨损试验装置的应变式力传感器通过上夹具连接球试样，平面试样安装在下夹具中，试验开始时，二维移动平台下降带动球试样向下移动与平面试样接触，并施加法向载荷至一定值，试验过程中通过反馈系统实时调节保持较稳定的法向载荷，此后，平面试样做往复运动，实现与球试样的往复摩擦。
54.优选的，在本实施例中，两种运动模式的磨损试验均采用有良好接触状态的球-平面接触方式，球试样均选择精磨加工过直径为10mm的均质yg6硬质合金球，相比常用的钢球、si3n4陶瓷球，硬质合金球硬度极高且机械性能稳定。
55.优选的，在本实施例中，在摩擦学实验过程中，所有试样在试验前均依次用丙酮和酒精超声清洗，试验环境为大气环境下干态，室温28℃，相对湿度rh 60％
±
10％，试验参数包括：法向载荷fn：10n、20n、30n，往复位移幅值d：6mm，往复频率f：1hz，运动速度v＝0.72m/min，循环次数n：1600次，运动历程s＝19.2m。
56.优选的，在本实施例中，样品制备过程中，具体操作如下：
57.使用普通平面磨床依次对16mn基板、导向板1和导向板2样品的上表面进行粗磨、精磨加工，使上表面获得极小的粗糙度和极高的表面光洁度；
58.将试样上表面依次在目数为100、400、800、1000、1500和3000的金相水磨砂纸进行打磨，要求经每张砂纸打磨后，目视仅有一个方向的磨痕为止，随后将样品旋转90
°
，继续打磨，依次重复该过程，直至表面仅有单方向的轻微划痕为止；
59.使用粒度为0.5和1.5的金刚石抛光膏，将样品表面在金相抛光机上进行多次抛
光，直至表面呈镜面状态且不能有任何的划痕，同时在普通显微镜下表面清晰成像且易聚焦；
60.将样品浸入含有丙酮溶液的烧杯中，该溶液高度超过样品，超声清洗的频率为40khz，清洗时间为10min；
61.取出样品，将丙酮溶液倒掉，随后用无水乙醇再清洗10min，检查试验样品表面是否有污物，若有，继续用无水乙醇清洗，直至表面干净、无污物；
62.将样品取出并放置于烘箱烘干。
63.熔覆层宏观分析：
64.采用单反相机对16mn基板、导向板1和导向板2表面，从宏观角度比较分析各试样的表面形态，导向板1的尺寸为164mm
×
80mm
×
17mm，表面熔覆层由多道搭接而成，经测量，熔覆单道宽度为5mm，搭接量为1-2mm，表面波纹度值不稳定，且在单道始端及终端有严重的烧蚀现象，熔覆层表面整体呈深灰色，且面上随机分布着大量聚集态气孔群，同时清晰看到熔覆层边缘呈剥离状，密排着多个焊瘤小球，熔覆质量不高。
65.16mn基板与导向板2的基板尺寸基本相同，为81mm
×
81mm
×
20mm。16mn基板表面较为平整，仅有少许的黑色生成物，未发现明显的大尺度气孔等缺陷，而导向板2的表面熔覆质量良好，有较为明显的表面波纹度，而熔覆层由多道搭接而成，经测量，熔覆单道宽度为27mm，搭接量为4-5mm，去除表面的氧化皮后，可见熔覆层表面呈银白色，未发现明显的气孔、夹杂及裂纹等缺陷。
66.熔覆层耐磨性能研究：
67.不同法向载荷条件下，16mn基板及其熔覆层与yg6硬质合金小球往复相对滑动的摩擦磨损性能，揭示16mn基板及其熔覆层在滑动工况下的损伤特性，并综合分析比较其耐磨性。
68.法向载荷对摩擦系数的影响研究：
69.往复滑动磨损试验过程中，16mn基板样品的摩擦系数变化曲线均可分为上升阶段、下降阶段和稳定阶段。在上升阶段，在不同法向载荷条件下，16mn基板样品在初期“磨合”阶段的摩擦系数较低，这是由于接触表面存在污染和吸附膜，起一定的润滑作用，随磨损时间的增加，两接触副表面膜渐渐被去除，同时在对磨球表面微凸体的犁削作用下，16mn基板样品表面摩擦系数急速上升，并达到最大值。下降阶段，摩擦系数有轻微的下降并迅速到达动态平衡的稳定阶段，磨屑的产生与排出达到平衡。在低载荷下，16mn基板样品表面处于弹塑性接触状态，由于实际接触面积与载荷的非线性关系，使得摩擦系数随着载荷的增加而降低。随着法向载荷的增大，接触表面间的应力增大，使表面更早产生的塑性变形，加速了磨粒的形成，使得涂层较早地进入稳定磨损阶段，由于第三体增多，使磨屑参与承载，同时摩擦副界面交替发生着粘着与滑动的跃动过程，摩擦系数略有降低并出现规律性波动。法向载荷为10n、20n和30n时，稳定阶段摩擦系数值分别以0.55、0.52和0.46为中心小幅波动。
70.在往复滑动磨损试验过程中，导向板1样品的摩擦系数变化曲线可分为上升阶段和稳定阶段，无明显的下降阶段，曲线变化较为平缓，其中上升阶段，在不同法向载荷条件下，导向板1样品与对磨小球上存在一定的润滑作用的污染和吸附膜，使初期跑和阶段的摩擦系数较低，随着两接触副表面膜渐渐被去除，同时在对磨球表面微凸体的犁削作用下，导
向板1样品表面摩擦系数缓慢上升，并达到稳定值，各曲线的上升阶段的最大值并不明显。在一定载荷下，导向板1样品表面处于弹塑性接触状态，随着法向载荷的增大，接触表面间的接触应力也随之增大，由于导向板1样品高硬度熔覆层的塑性变形程度较小，与导向板1样品相比，在稳定阶段，摩擦副表面的微凸体已处于塑性接触，摩擦系数与法向载荷的大小无关，因此当法向载荷为20n和30n时的摩擦系数值一致，均以0.32为中心微小波动，而当载荷为10n时，摩擦系数值稳定在0.305附近，同时，由于第三体增多，使磨屑参与承载，摩擦系数略有降低并出现规律性波动。
71.在往复滑动磨损试验过程中，导向板2样品的摩擦系数变化曲线可明显分为上升阶段、下降阶段和稳定阶段。导向板2表面不规则分布着多个直径不等的孔洞，磨痕1、2和3分别是在法向载荷为10n、20n和30n的磨损结果，对比分析发现，磨痕1沿滑动方向宽度较为一致，表面相对光滑，而磨痕2、3的磨痕宽度变化起伏较大，主要是由于磨痕中有孔洞的存在，打断了摩擦副的连续接触。在上升阶段，在不同法向载荷条件下，导向板2样品的上表面在初期“磨合”阶段的摩擦系数均较低，接触表面存在污染和吸附膜，起到一定的润滑作用，而随摩擦磨损试验的进行，接触副表面膜逐渐被去除。且随着滑动试验的进行，对磨小球表面微凸体与磨痕孔洞边缘发生冲击碰撞，进而产生强烈的塑性变形甚至犁削，使孔洞边缘部分剥落，对磨小球表面微凸体粘着面积增大，摩擦阻力变大，引起表面摩擦系数急速上升。当磨痕中孔洞边缘的塑性变形程度变小，应变强化作用凸显，形成光滑的犁沟，摩擦系数随之下降。随后磨损进入稳定期，即对磨小球表面微凸体的犁削效应形成的磨屑与其排出达到平衡。在上升阶段，由于磨痕2、3中孔洞的存在，与法向载荷为10n的摩擦系数最大值相比，20n和30n的曲线的最大值高达0.43、0.46，由于增大的载荷与真实接触面积的非线性关系，在稳定阶段摩擦系数反而减小。同时磨痕上的孔洞打断了对磨小球表面微凸体的连续接触，而这些孔洞也起着容纳磨屑的作用，减少了磨屑承载的数量和面积。相比磨痕2，磨痕3中有多个散布的不规则空洞，进一步增大孔洞容纳磨屑的能力，增大真实的对磨副接触面积，从而使磨痕3的摩擦系数曲线在稳定阶段的数值大于磨痕2。法向载荷为10n、20n和30n时，稳定阶段摩擦系数值分别以0.36、0.30和0.34为中心小幅波动。
72.综合分析比较，16mn基板与导向板1在各载荷下的摩擦系数曲线均明显分为3个阶段，即上升阶段、下降阶段和稳定阶段，而导向板2则没有明显的下降阶段，且曲线斜率较小，变化较为缓慢，这主要与各表面的表面状态有关。由表1示，各试样稳定阶段的摩擦系数值差别较为显著，16mn基板在各法向载荷下的摩擦系数值均显著大于有熔覆层的导向板1和导向板2，而采用不同工艺的导向板1、2的熔覆层在相同法向载荷下数值也有一定的差别。结合各试样的表面状态，通常在其他参数相同的情况下(如配对的材料副性质、静止接触时间、法向载荷的大小和加载速度、摩擦副的刚度和弹性、滑动速度、温度状况、摩擦表面接触几何特性和表面层物理性质，以及环境介质的化学作用等)，摩擦系数低的材料通常也具有耐磨损性能，即导向板1和2比16mn基板通常具备更好的耐磨损性能，其中导向板2的耐磨性更为出色。
[0073][0074]
表1：各试样在不同载荷下摩擦系数曲线稳定阶段数值
[0075]
法向载荷对微观形貌的影响研究：
[0076]
采用便携手持式显微镜对16mn基板、导向板1和导向板2样品的磨痕进行分析，进一步研究其摩擦学性能。
[0077]
16mn基板样品表面光滑，整体呈镜面效果，磨屑其中磨痕1、2和3分别为在法向载荷10n、20n和30n的磨损特征形貌。从磨痕1-3的表面形貌来看，磨痕沿滑动方向形状规整，磨痕宽度相当，分别约为583μm、529μm和591μm，在各磨痕两端未发现明显的磨痕堆积现象，其中磨痕1上分布着大片不连续的黑色生成物，磨痕2仅有局部的黑色片状生成物，磨痕3则有极少量的黑色生成物存在。结合各磨痕的宽度及摩擦系数曲线可知，磨痕1摩擦系数值最大，在往复滑动过程中会引起表面的局部发热、温升，致使样品表面极易发生氧化发黑，同时对磨副在微观上的粘着与滑动交替发生的跃动行为使黑色生成物呈不连续分布。随着法向载荷的增大，磨痕2和3的接触应力增大，但由于接触面积的非线性增大，摩擦系数降低，因此磨痕2和3并未出现显著的黑色生成物。
[0078]
导向板1样品表面较为光滑，但由于熔覆层中硬质相的弥散性分布，明显可见表面遍布颗粒状的微凸体，整体呈“毛玻璃”的效果，其中磨痕4、5和6分别为在法向载荷10n、20n和30n的磨损特征形貌。从磨痕4-6的表面形貌来看，磨痕沿滑动方向形状较为平滑、规则，磨痕宽度差别不大，其中磨痕4和6的两端均有白色磨屑的堆积，而磨痕6尤为明显，而磨痕5的中心则有一条显著的黑线(由尺度较小的黑色生成物构成)。结合磨痕5的宽度及摩擦系数曲线可知，磨痕5的宽度最最窄，摩擦系数值较高，在试验过程会引起表面层局部发热导致的瞬时温升，致使样品表面极易发生氧化发黑，且在磨痕两端未发现明显的磨屑堆积现象，这与熔覆层表面的状态及材料的弹塑性状态有关。
[0079]
导向板2样品表面不规则分布着多个直径不等的孔洞，其中磨痕7、8和9分别为在法向载荷10n、20n和30n的磨损特征形貌。从磨痕7-9的表面形貌来看，磨痕7沿滑动方向的
宽度较为一致，磨痕深度较浅，总体磨损较为轻微，而磨痕8中由于孔洞及表面微坑的存在，使磨痕8形状不规整，尤其在孔洞附近，形状变化尤为突出，在磨痕9的形状在散布的不规则孔洞附近同样变化较大。各磨痕中微坑及孔洞的存在打断了对磨副小球表面微凸体导向板2样品表面的连续接触，同时也有收集磨屑、减少三体磨粒磨损和增加对磨副真实接触面积的作用，因此整体上磨痕7-9的两端未发现明显的磨屑堆积现象。对磨痕7-9沿滑动方向的最窄处宽度按比例测量发现，磨痕7和8的宽度相当，约为360μm，而磨痕9的宽度约为483μm，这主要是由于法向载荷的增加使对磨副的接触压力增大，在弹塑性范围内，使磨痕的宽度也随之增大。
[0080]
综合分析比较，从表面形貌来看，16mn基板、导向板1和导向板2在各载荷下磨痕具备明显不同的典型特征。其中16mn基板的磨痕1和2上有黑色片状生成物，而磨痕1则由于摩擦系数值最大，在往复滑动过程中会引起表面的局部发热、温升，致使样品表面极易发生氧化发黑，同时对磨副在微观上的粘着与滑动交替发生的跃动行为，使黑色生成物呈不连续分布。导向板1上各磨痕的形状不规则，各磨痕中微坑及孔洞的存在打断了对磨副滑动摩擦的连续接触，同时也有收集磨屑、减少三体磨粒磨损等的作用。导向板2的磨痕4-6沿滑动方向形状较为平滑、规则，其中磨痕4和6的两端均有白色磨屑的堆积，而磨痕6尤为明显，而磨痕5的中心则有一条显著的黑线(由尺度较小的黑色生成物构成)。如表2示，从磨痕宽度来看，结合各磨痕的摩擦系数，16mn基板磨痕宽度最大，通常在相同条件下(如法向载荷、对磨副小球、温湿度等)，与熔覆层相比，16mn基板的弹塑性较好，进而使真实接触面积增大及磨痕宽度变大，最后体现为摩擦系数值也变大，而导向板1和导向板2的熔覆层表面的磨痕宽度基本相当，摩擦系数值亦未有显著差别。
[0081][0082]
表2：各试样在不同载荷下磨痕宽度的近似值
[0083]
对16mn及其熔覆层进行了表面宏观分析、样品制备、摩擦学实验和耐磨性能分析等，对各样品的宏观形貌、摩擦系数、微观形貌及各现象的原因进行了深入的分析，并初步综合评价了各样品的耐磨性能，主要获得了以下结论：
[0084]
由16mn及其熔覆层分析得，16mn表面较为平整，仅有少许的黑色生成物，未发现明显的大尺度气孔等缺陷，导向板1表面熔覆层在单道始端及终端有严重的烧蚀现象，熔覆层表面整体呈深灰色，随机分布着大量聚集态气孔群，同时清晰看到熔覆层边缘呈剥离状，且密排着多个焊瘤小球，导向板2的表面熔覆质量良好，有较为明显的表面波纹度，去除表面的氧化皮后，熔覆层表面呈银白色，未发现明显的气孔、夹杂及裂纹等缺陷；
[0085]
由各样品的摩擦系数得，16mn基板与导向板1在各载荷下的摩擦系数曲线均明显分为3个阶段，即上升阶段、下降阶段和稳定阶段，而导向板2则没有明显的下降阶段。各试样稳定阶段的摩擦系数值差别较为显著，16mn基板在各法向载荷下的摩擦系数值均显著大于有熔覆层的导向板1和导向板2，通常在其他参数相同的情况下(如配对的材料副性质、静止接触时间、法向载荷的大小和加载速度等)，导向板1和2比16mn基板通常具备更好的耐磨损性能，其中导向板2的耐磨性则更为出色；
[0086]
从各样品的表面形貌来看，16mn基板、导向板1和导向板2在各载荷下磨痕具备明显不同的典型特征，其中16mn基板的磨痕1和2上有黑色片状生成物，而磨痕7则由于摩擦系数值最大，在往复滑动过程中会引起表面的局部发热、温升，致使样品表面极易发生氧化发黑，导向板1上各磨痕的形状不规则，各磨痕中微坑及孔洞的存在打断了对磨副滑动摩擦的连续接触，同时也有收集磨屑、减少三体磨粒磨损等的作用，导向板2的磨痕4-6沿滑动方向形状较为平滑、规则，其中磨痕4和6的两端均有白色磨屑的堆积，而磨痕6尤为明显，而磨痕5的中心则有一条显著的黑线(由尺度较小的黑色生成物构成)；
[0087]
结合各样品的磨痕宽度及摩擦系数分析发现，16mn基板磨痕宽度最大，通常在相同条件下(如法向载荷、对磨副小球、温湿度等)，与熔覆层相比，16mn基板的弹塑性较好，使真实接触面积增大，摩擦系数值也一定程度变大，而导向板1和导向板2的熔覆层表面的磨痕宽度基本相当，摩擦系数值没有显著差别；
[0088]
16mn基板、导向板1与导向板2的尺寸差别较大，这会显著影响熔覆层的性能评价，主要由于尺寸的不同会使制备过程中热传导不同、熔池的温度场发生显著改变等，会造成熔覆层的微观组织、显微硬度、冲击韧性等出现明显的不同，即使采用不同的工艺手段，也建议三块基板采用同样的尺寸；
[0089]
导向板1上的熔覆层气孔分布密集，初步原因有以下几方面：
①
待熔覆粉末搁置过久，粉末在外界潮湿环境下吸收部分水汽(考虑最近成都多雨潮湿的因素)，在熔覆过程中，液态水受热成水蒸气，在熔池中快速向熔池表面移动排出，尽管激光的扫描速度较快，但由于粉末过于潮湿，因此在大量的水汽排出后，在表面呈较多的密集微孔；
②
基板未清理干净，粘着有一些有机物(如油脂等)，在熔覆受热过程中，油脂受热反应、生成co2、co等气体，气体在熔池中急速向上、快速排出，最终在表面形成较多微孔；
③
熔覆粉末各成分之间进行化学原位反应，生成各种气体，如粉末中加入过多石墨等；
④
其他原因，因此在熔覆前，建议做好各种前处理准备，如基板打磨、抛光、喷丸及粉末的烘干等；
[0090]
导向板1上的熔覆层表面气孔密集，在实际的干摩擦服役过程中，可能会有显著的应力集中，可能成为裂纹源，但微坑及孔洞的存在会打断了对磨副小球表面微凸体与试样表面的连续接触，同时也有收集磨屑、减少三体磨粒磨损和增加对磨副真实接触面积的作用，若在润滑条件下，合理分布的微孔可能还可以储存微量润滑油，微观上形成液体润滑，从而降低摩擦系数，减小磨损量，具体根据工件的服役条件来确定。
[0091]
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
[0092]
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。