机械工程学报

作者：郝敬宾, 杜沁, 牛庆伟, 付天池, 刘昊, 杨海峰, 刘新华

单位：1. 中国矿业大学机电工程学院 徐州 221116;2. 深地科学与工程云龙湖实验室 徐州 221116

关键词：激光熔覆,Ni-WC梯度涂层,超声辅助,耐磨性,抗冲击性；

基金：国家自然科学基金(52275224，52375223)、徐州市基础研究计划面上(KC23075)和江苏高校优势学科建设工程(PAPD)资助项目。

随着工业机械装备在极端环境中对关键部件表面性能要求的提高，Ni-WC功能梯度材料(Functionally graded material，FGM)在提升关键部件表面性能方面展现出更加广泛的应用潜力。本研究采用超声辅助激光熔覆技术(Ultrasonic-assisted laser cladding，UALC)在H13钢基板上制备Ni-WC梯度复合涂层，通过控制WC颗粒与Ni60粉末的混合比例，成功构建三种不同WC含量的涂层(WC15、WC25、WC35)。超声振动的引入显著优化了涂层的微观结构，减少了内部缺陷(如：裂纹和气孔)，提升了涂层的致密性和均匀性。结果表明：梯度设计和超声辅助能有效减少涂层内部裂纹和气孔，提高涂层成形质量；超声辅助促进层间物质交换，减少应力集中和性能差异；超声辅助的梯度涂层在硬度、耐磨性和抗冲击性能方面均有提升，硬度相较于传统多层单一WC25涂层提高了约10%、磨损率降低了55.56%、冲击吸收功提升了18.7%；超声梯度涂层展现出最佳的冲击韧性，断口分析显示其具有更多的韧窝。研究结果证实了UALC技术在提升梯度涂层性能方面的有效性，为机械关键部件的表面强化提供了一种新的技术途径。

来源：2025年第10期

《机械工程学报》期刊编辑部

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