激光功率对汽车活塞销轴表面Ni-TiN涂层组织结构和性能的影响

《激光功率对汽车活塞销轴表面Ni-TiN涂层组织结构和性能的影响》是一篇探讨激光技术在汽车零部件表面改性中的应用的研究论文。该研究针对汽车发动机中关键部件——活塞销轴的表面性能优化问题，提出通过激光熔覆技术在活塞销轴表面制备Ni-TiN复合涂层，并系统分析了不同激光功率对涂层组织结构及力学性能的影响。

活塞销轴作为汽车发动机的重要传动部件，承受着复杂的交变载荷和高温环境，因此其表面性能直接影响到发动机的使用寿命和运行效率。传统的活塞销轴材料难以满足日益严苛的工况要求，因此表面改性技术成为提升其性能的重要手段。其中，激光熔覆技术因其高能量密度、快速加热与冷却过程以及良好的冶金结合特性，被广泛应用于金属表面强化领域。

本论文采用Ni-TiN复合粉末作为激光熔覆材料，通过调节激光功率参数，研究其对涂层微观组织结构、相组成、硬度、耐磨性以及结合强度等性能的影响。实验过程中，首先对活塞销轴基体进行预处理，确保表面清洁度和粗糙度符合要求，随后利用激光熔覆设备在基体表面沉积Ni-TiN涂层。

研究结果表明，随着激光功率的增加，熔池温度升高，涂层的致密性和均匀性得到改善。当激光功率处于较低水平时，涂层容易出现孔隙、裂纹等缺陷，导致其硬度和耐磨性下降；而当激光功率达到一定阈值后，熔池充分润湿基体，形成较为均匀的显微组织，显著提升了涂层的综合性能。

通过对涂层的X射线衍射（XRD）分析发现，随着激光功率的提高，TiN相的含量逐渐增加，同时Ni基固溶体的晶粒尺寸减小，这有助于提高涂层的硬度和热稳定性。此外，扫描电子显微镜（SEM）和能谱分析（EDS）进一步揭示了涂层中元素分布的均匀性以及界面结合情况。

在力学性能测试方面，研究团队通过洛氏硬度测试、划痕试验和摩擦磨损试验评估了不同激光功率下涂层的硬度、结合强度和耐磨性。结果表明，当激光功率为2000W时，涂层表现出最佳的综合性能，其硬度达到580HV，摩擦系数仅为0.35，磨损率低于未涂层基体的1/5。

此外，论文还讨论了激光功率对涂层热应力和残余应力的影响。较高的激光功率虽然能够促进熔池的充分熔化，但也会导致较大的热梯度，从而增加涂层内部的残余应力，可能导致涂层开裂或剥落。因此，选择合适的激光功率是保证涂层质量的关键因素之一。

综上所述，《激光功率对汽车活塞销轴表面Ni-TiN涂层组织结构和性能的影响》这篇论文通过系统的实验研究，揭示了激光功率对Ni-TiN涂层组织结构和性能的显著影响，为汽车活塞销轴的表面改性提供了理论依据和技术支持。该研究不仅有助于提升汽车零部件的使用寿命和可靠性，也为激光熔覆技术在工业领域的应用拓展了新的方向。