厨刀刀刃TiC复合层的激光熔敷工艺及性能研究

发布时间：2017-10-29 02:31

  本文关键词：厨刀刀刃TiC复合层的激光熔敷工艺及性能研究

  更多相关文章： 3Cr13厨刀 激光熔敷 宏观形貌 TiC 显微组织

【摘要】：我国厨刀生产历史悠久,但是由于品质差、价格低廉,高端厨刀市场现在基本被外国货占据。据分析,国外高端厨刀刀刃具有良好的耐磨性、耐蚀性和韧性,因此,提高刀具刃口部分的性能是生产高端厨刀的关键。由于先进的激光熔敷加工技术具有高效、稳定、污染小、热影响区小等优点,采用激光熔敷加工技术对厨刀刀刃进行强化,是未来生产高端厨刀的发展趋势。本文采用同轴送粉激光熔敷加工系统沿刀刃表面制备316L+Ti C合金熔敷层,研究了工艺参数对熔敷层宏观形貌的影响以及熔覆层的微观组织、合金元素分布、显微硬度、摩擦磨损性能和激光熔敷刀开刃之后的性能。结果表明:随着熔敷速度、激光功率的增大,熔敷层表面成形质量均是先变好再变差,随着保护气压力的增大,熔敷层质量变差;随着熔敷速度的增大,刀刃熔敷层厚度、熔敷量和稀释率均减小;随着激光功率的增大,刀刃熔敷层厚度、熔敷量和稀释率均增大;随着保护气压力的增大,刀刃熔敷层厚度、熔敷量均减小,稀释率增大;采用最佳粉末配方、最佳工艺参数进行刀刃熔敷之后,熔敷层成形质量好,平均宏观硬度达到62.68HRC,符合高端刀具的要求,稀释率为0.22;刀刃熔敷层断面分为三个区域,即熔敷区、过渡区、基体。熔敷层中含有大量未熔解TiC颗粒,并直接镶嵌到软化基体316L基合金中,316L基合金对TiC颗粒起到韧化缓冲作用。过渡区存在少量晶粒粗化现象,但没有明显的过热组织,并且主要为板条马氏体组织;基体组织是致密的针状马氏体,晶间存在少量颗粒析出碳化物;合金元素在熔敷层界面处发生互相扩散,并且Fe、Cr、Ti、C四种元素含量在熔敷层内的波动幅度比较大;熔敷层的显微硬度在HV0.5690~900之间波动,平均显微硬度约为HV0.5800,是基体的2.1倍;随着试验力的增大,刀刃熔敷层摩擦系数逐渐减小,磨损过程越来越平稳,具有良好的减磨性能,在使用过程中有助于减少刀刃的损耗,可延长厨刀使用寿命;激光熔敷刀刀刃初始锋利度、耐用度、刀刃耐腐蚀性均达到欧标“优”级别。
【关键词】：3Cr13厨刀 激光熔敷 宏观形貌 TiC 显微组织
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TS972.21;TG174.4
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 第1章 绪论10-22
• 1.1 课题研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外厨刀生产方式及行业问题11-14
• 1.2.1 国外厨刀生产方式11-12
• 1.2.2 国内厨刀生产方式12-13
• 1.2.3 我国厨刀行业面临的问题13-14
• 1.3 厨刀激光熔敷加工技术14-21
• 1.3.1 厨刀激光熔敷工艺参数15-16
• 1.3.2 厨刀激光熔敷系统16-17
• 1.3.3 厨刀激光熔敷材料17-21
• 1.4 本课题研究的主要内容21-22
• 第2章 厨刀激光熔敷系统22-29
• 2.1 刀具同轴送粉激光熔敷系统构成22-28
• 2.2 系统特点28
• 2.3 本章小结28-29
• 第3章 试验材料及方法29-32
• 3.1 试验刀坯材料29
• 3.2 激光熔敷粉末材料29-30
• 3.3 试验方法30-32
• 3.3.1 分析试样的制备30
• 3.3.2 组织与性能分析30-32
• 第4章 刀刃激光熔敷层的制备32-44
• 4.1 刀刃激光熔敷层的制备32-33
• 4.1.1 材料预处理32
• 4.1.2 刀刃激光熔敷层制备32-33
• 4.2 工艺参数对熔敷层的影响33-41
• 4.2.1 工艺参数对熔敷层宏观形貌的影响33-35
• 4.2.1.1 熔敷速度的影响33-34
• 4.2.1.2 激光功率的影响34
• 4.2.1.3 保护气的影响34-35
• 4.2.2 工艺参数对熔敷层厚度、熔敷量、稀释率的影响35-41
• 4.2.2.1 熔敷速度的影响36-37
• 4.2.2.2 激光功率的影响37-39
• 4.2.2.3 保护气的影响39-41
• 4.3 最佳粉末配方的确定41-42
• 4.4 本章小结42-44
• 第5章 刀刃激光熔敷层组织与性能44-54
• 5.1 熔敷层组织分析44-49
• 5.1.1 显微组织分析44-45
• 5.1.2 熔敷层背散射电子像及能谱点分析45-48
• 5.1.3 熔敷层线扫描分析48-49
• 5.2 熔敷层性能分析49-51
• 5.2.1 熔敷层显微硬度分析49
• 5.2.2 熔敷层摩擦磨损性能分析49-51
• 5.3 激光熔敷刀开刃性能分析51-52
• 5.3.1 刀刃锋利度分析51
• 5.3.2 刀刃耐用度分析51
• 5.3.3 刀刃耐腐蚀性分析51-52
• 5.4 本章小结52-54
• 结论与展望54-56
• 参考文献56-60
• 致谢60-61
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录61

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