1．目的及意义
铜及铜合金具有一些非常优异的性能，如良好的导电性、导热性、成形性、耐腐蚀和抗疲劳性能，在交通、电力、通讯、工业控制等领域得到了广泛应用^([1])。然而，铜合金硬度较低，表面的耐磨性较差，应用过程中表面很容易发生失效， 特别是导电状态下因受到电热、电弧热以及摩擦热等影响，磨损失效更加严重^([2-3]),限制了其在某些领域的应用。为了提高铜合金的强度和耐磨性，拓宽其适用范围，对其进行表面改性。
钨(W)具有高熔点(3410 ℃)、高密度(19.35 g/ cm3)、高硬度、高弹性模量、高热导率以及低膨胀系数、低蒸气压等优异性能，在国防军工、航空航天、能源和核工业等领域中有着不可替代的作用^([4])。碳化钨是金属陶瓷中硬度最高的碳化物，而且具有很好的红硬性、优良的耐磨性，广泛用于高耐磨涂层的制备^([5-6])。因此提出加入碳化钨材料在铜合金表面激光熔覆，从而提高铜合金的耐磨性和强度。
目前对于碳化钨材料激光熔覆到铜合金表面的研究还很少，但是为了提高铜合金的耐磨性和强度，会选择一些别的材料通过激光熔敷到铜合金表面。西安工业学院的郭晓琴在铜合金表面通过激光熔覆技术合成Cu-TiB2复合涂层，在保证其高导电率、高导热性的同时，大幅度提高其表面硬度、耐磨性和抗电弧烧蚀性能^([7])。就近几年的研究成果表明，常用作铜合金表面激光熔覆的材料有钴基合金粉末和铁基合金粉末。而由于铜对激光有很高的反射率，而镍基材料正好可以降低铜对激光的反射率。，上海工程技术大学的蔡彧斐等人在铜合金上预置粉末激光熔覆了Ni/WC增强Co基复合涂层。结果表明，在铜合金表面以Ni基合金打底过渡，Ni/WC 增强Co基复合层、中间过渡层及铜合金基体形成良好冶金结合^([8])。以色列材料工程系的Dehm等^([9])人首先用等离子喷涂技术在铜基体表面沉积了一层镍基合金层，用于减少铜基体对激光的反射，然后再进行激光熔覆高耐磨性的合金涂层，这种工艺的微小变化不仅提高了工作效率，而且提高了铜合金的耐磨性。Bysakh等^([10])发现仅有同步送粉法才能将Cu-Fe-Al-Si合金粉熔覆到铜基体上，可见在铜合金表面采用激光束表面熔覆技术与熔覆材料的选择及工艺要求密切相关，因此寻找更多的适合在铜合金表面进行激光熔覆的材料体系尤为重要^([11])。
众所周知，铜强度不高，而铜合金获得的高强度是以牺牲导电性能为代价的^([12])。对铜进行激光熔覆涂层改性若导致其导电性能急剧下降，则无法满足某些铜件的特殊应用环境，如电磁炮导轨，其不仅要求在高温下具备较高的硬度和强度，还需要有良好的导电性能^([13])。李岩等在纯铜表面利用激光熔覆制备了不同的TiB2/Cu复合涂层，并研究了它的导电性，结果显示随着TiB2含量增大，涂层显微硬度升高，电导率下降^([14])。郭晓琴等在纯铜表面原位制备了TiB2/Cu激光熔覆层，并测试了涂层的导电性，测量结果平均值为 82.7%IACS(International annealed copper standard)。材料具有良好的导电性的原因主要是激光原位合成的TiB2/Cu组织细小均匀，涂层致密，TiB2由表及里逐渐减少^([7])。
综合前面铜合金和碳化钨的特点，提出了在铜合金表面激光熔覆铜粉和碳化钨粉末，此次实验旨在得到一种高强高导高耐磨的新的复合涂层材料。目前铜表面进行激光熔覆的研究大部分都是为了提高它的耐磨性，而忽略了铜本身具有的导电性，各种研究报道也很少涉及激光熔覆对铜的导电性造成的影响。用铜粉和碳化钨粉末进行激光熔覆期望提高其强度和耐磨性，也要保证其导电性处于一个较高的水平，从而可以使其应用范围变得更加广泛，更多的是可以应用于军工场所，同时也可拓宽在铜合金表面进行激光熔覆的材料体系。
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2. 研究的基本内容与方案

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2.1目标
运用同步送粉法将铜粉和碳化钨粉末激光熔覆至铜合金表面，得到一种高强高导高耐磨的复合涂层材料。

2.2研究的基本内容
由于铜合金的硬度较低，耐磨性较差，应用过程中表面很容易发生失效，所以本课题主要研究：
（1）分析激光熔覆铜-熔注碳化钨的良好成型效果。

（2）利用一系列仪器分析得到的组织材料的力学性能和导电性能，并建立力学性能和导电性能之间的平衡关系。

（3）对合成的涂层材料进行XRD、EDS、SEM和EPMA分析对应复合涂层材料的组织。

2.3拟采用的技术方案和措施
（1）基于实验室的温度加热设备和激光熔覆设备，采用感性加热的方式，亮点在于感应加热可以降低铜对激光的反射率。

同时用到光纤激光器，送粉机构等，工艺参数主要有激光功率、光斑直径、熔覆速度、离焦量、送粉速度、扫描速度、预热温度等^([15])。

（2）将铜合金棒材固定，采用控制变量法，碳化钨粉末的质量分数占比分别为10%、20%、30%、40%和50%，进行五组实验。

（3）制备试样，对得到的复合涂层材料进行硬度测试、力学性能测试和导电性能测试。

（4）利用光学显微镜对金相组织进行观察，接着进行XRD(X射线衍射分析)、EDS（X射线能谱分析）、SEM（扫描电镜分析）和EPMA（电子显微探针分析），对实验后的合金试样的微观结构和成分进行检测，并将它们与试样强度、导电性和耐磨性联系起来，建立起表面微观结构与力学性能和导电性之间的关系。

3. 参考文献
[1]李珣，傅声华，陆峰.高强高导铜合金强化和导电原理[J].铝加工，2008，181（2）：9.
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[4]张涛等.碳化物/氧化物弥散强化钨基材料研究进展[J].金属学报，2018，54（6）：832.
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[15]Jie Yin, Dengzhi Wang, et al. High-temperature slide wear of Ni-Cr-Si metal silicide based composite coatings on copper substrate by laser-induction hybrid cladding. Surface amp; Coatings Technology, 2017,325:121.