结晶器铜板表面强化研究

发布时间：2017-10-19 05:36

  本文关键词：结晶器铜板表面强化研究

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【摘要】：铜结晶器铜板是连铸生产过程中的关键设备,工作过程中在高温钢液与低温冷却水的共同作用下,承受着高温氧化、化学腐蚀、表面磨损及热疲劳等,这些加速了结晶器的失效。因此迫切需要研究耐高温耐磨损的结晶器表面涂层,以延长其使用寿命,提高钢坯质量和连铸生产效率。本文以激光熔覆技术作为强化方法,在失效的Ni-Co镀层结晶器铜板上制备了强化涂层。对镍基和钴基粉末熔覆层进行初步组织性能分析,结合结晶器工作条件和经济效益,选取镍基合金粉末。在铜板上直接进行镍基合金的激光熔覆试验,分析了熔覆层的显微组织、物相组成和硬度,研究了熔覆层与基体的结合强度,以及熔覆层的耐冲击和耐氧化性能。研究结果表明镍基涂层具有良好耐冲击耐高温氧化性能。结合搅拌摩擦焊的特点,采用搭接搅拌摩擦焊在铜基体上制备了不锈钢过渡层;随后在不锈钢过渡层上进行了镍基合金的激光熔覆试验。同时为了提高熔覆层的显微硬度和耐磨性能,在镍基合金中添加一定质量分数的WC。对搅拌摩擦焊和激光熔覆技术相结合方法制备的强化层进行了显微组织分析、物相构成分析、硬度测试和热震试验。结果显示,这种工艺方法具有良好的可行性。
【关键词】：结晶器铜板 激光熔覆 搅拌摩擦焊 显微组织 镍基合金
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG233.6;TG174.4
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-22
• 1.1 铜结晶器10-12
• 1.1.1 铜结晶器概述10-11
• 1.1.2 铜及铜合金表面处理概述11-12
• 1.2 激光熔覆技术简介12-15
• 1.2.1 激光熔覆的原理和特点12-13
• 1.2.2 激光熔覆材料的供给方式13
• 1.2.3 熔覆层材料及选择原理13-15
• 1.3 激光熔覆技术在铜合金表面制备强化层的研究进展15-16
• 1.4 搅拌摩擦焊技术简介16-18
• 1.4.1 搅拌摩擦焊的原理17
• 1.4.2 搅拌摩擦焊的特点17-18
• 1.5 搅拌摩擦焊在钢和铜及铜合金的研究进展18-20
• 1.6 本课题研究意义及内容20-22
• 1.6.1 课题研究意义20
• 1.6.2 本课题主要研究内容20-22
• 第2章 实验材料与实验方法22-30
• 2.1 实验材料22-23
• 2.1.1 实验采用的基体材料22-23
• 2.1.2 实验采用的熔覆材料23
• 2.1.3 实验采用的过渡层材料23
• 2.2 实验方法和相关设备23-30
• 2.2.1 激光熔覆实验设备及工艺参数23-25
• 2.2.2 搅拌摩擦焊实验设备及工艺参数25-26
• 2.2.3 金相组织与SEM分析26-27
• 2.2.4 EDS微区成分分析27
• 2.2.5 X线衍射仪27
• 2.2.6 硬度测试27
• 2.2.7 纳米压痕实验27-28
• 2.2.8 耐热冲击试验及耐高温氧化试验28-30
• 第3章 Ni-Co镀层上激光熔覆高温合金30-38
• 3.1 引言30
• 3.2.镍基合金熔覆层30-33
• 3.2.1 显微组织分析30-32
• 3.2.2 EDS线扫描分析32
• 3.2.3 显微硬度分析32-33
• 3.3 钴基合金熔覆层33-35
• 3.3.1 显微组织分析33-35
• 3.3.2 EDS线扫描分析35
• 3.3.3 显微硬度分析35
• 3.4 预热温度对结合质量的影响35-37
• 3.5 本章小结37-38
• 第4章 铜板上激光熔覆镍基合金粉末38-47
• 4.1 引言38
• 4.2 显微组织分析38-39
• 4.3 物相分析39-40
• 4.4 能谱分析40-42
• 4.5 显微硬度分析42
• 4.6 耐热冲击试验及耐高温氧化试验42-44
• 4.7 纳米压痕试验44-46
• 4.8 本章小结46-47
• 第5章 过渡层上激光熔覆镍基合金47-68
• 5.1 引言47
• 5.2 搅拌摩擦焊制备过渡层47-54
• 5.2.1 显微组织分析47-49
• 5.2.2 物相分析49-50
• 5.2.3 能谱分析50-53
• 5.2.4 显微硬度分析53-54
• 5.3 过渡层上激光熔覆试验研究54-65
• 5.3.1 显微组织分析55-59
• 5.3.2 物相分析59
• 5.3.3 能谱分析59-63
• 5.3.4 显微硬度分析63-65
• 5.4 耐热冲击及耐高温氧化试验65-66
• 5.5 本章小结66-68
• 结论68-70
• 参考文献70-76
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果76-77
• 致谢77

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