钴基合金的激光熔覆工艺及性能研究

发布时间：2017-10-31 08:23

  本文关键词：钴基合金的激光熔覆工艺及性能研究

  更多相关文章： 激光熔覆 钴基合金 显微组织 硬度 耐磨性能

【摘要】：利用光纤激光器和同步送粉技术在45号钢基体上成功获得了钴基合金和加入10%WC的钴基合金熔覆层,主要研究了扫描速度、搭接率以及基体预热和WC对钴基合金熔覆层组织和性能的影响。通过扫描电子显微镜、能谱分析仪和X射线衍射技术对熔覆层的显微组织,成分分布和相组成进行分析,通过硬度测试对熔覆层的显微硬度和宏观硬度进行分析,通过拉伸压缩实验和摩擦磨损实验对熔覆层的拉伸压缩性能和耐磨性能进行研究分析。实验结果表明,钴基合金粉末与基体之间的冶金结合状况良好,在横向熔覆层上,熔凝线呈波浪型,在纵向熔覆层上,熔凝线则呈直线型。虽然熔覆层组织大小和形态在不同的工艺参数下存在差异,但组织是由?-Co,CrCo,Cr23C6和M6C组成。显微硬度测试分析表明,工艺参数对显微硬度的波动有重要影响,对洛氏硬度的影响不明显。钴基合金熔覆层磨损前后质量损失很小,摩擦系数较大,摩擦过程波动较小,耐磨性能优良,磨损表面的犁沟磨痕表明其磨损过程是磨粒磨损、黏着磨损和氧化磨损的复合磨损。样品的拉伸断裂属于脆性断裂,断口的平整和无颈缩现象表明断裂过程是韧窝-类解理的复合断裂。样品的压缩实验表明熔覆层有着较好的抗压强度。激光工艺参数是影响钴基合金熔覆层质量好坏的重要因素。扫描速度的增加会导致照射在基体上的能量减少进而减小基体的融化量,降低稀释率,因此,扫描速度的增大要适当,前提是要保证扫描速度可以使钴基合金粉末完全融化。搭接率影响重融区组织的大小和形态,影响熔覆层的表面质量。基体预热之后再接受激光束照射时融化量增加,与熔覆层结合的界面区域变宽,钴基合金元素可以更好的向基体中扩散,使结合区的组织和性能过渡更平稳.在相同的工艺参数下,激光熔覆加入10%WC的钴基合金,枝晶组织细化,间距减小,熔覆层硬度和摩擦系数提高,耐磨性能优良。与未加入WC的钴基合金熔覆层相比还含有WC和W2C相。
【关键词】：激光熔覆 钴基合金 显微组织 硬度 耐磨性能
【学位授予单位】：沈阳航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-27
• 1.1 激光熔覆技术12-21
• 1.1.1 激光熔覆的概念12-13
• 1.1.2 激光熔覆的特点13-14
• 1.1.3 激光熔覆的工艺参数14-17
• 1.1.4 激光熔覆的应用17-19
• 1.1.5 激光熔覆的缺陷19-21
• 1.2 激光熔覆合金粉末21-22
• 1.3 激光熔覆钴基合金22-25
• 1.3.1 钴基合金概述22
• 1.3.2 激光熔覆钴基合金的应用22
• 1.3.3 激光熔覆钴基合金的研究现状22-25
• 1.4 本文研究目的和内容25-27
• 1.4.1 本文研究目的25-26
• 1.4.2 本文研究内容26-27
• 第2章 实验材料及方法27-31
• 2.1 实验材料27-28
• 2.1.1 基体材料27
• 2.1.2 熔覆材料27-28
• 2.2 实验设备28
• 2.3 激光熔覆工艺28-29
• 2.4 组织分析29
• 2.4.1 金相试样的制备和观察29
• 2.4.2 扫描电子显微镜分析29
• 2.4.3 熔覆层X射线衍射物相分析29
• 2.5 性能测试29-31
• 2.5.1 显微硬度分析29-30
• 2.5.2 洛氏硬度分析30
• 2.5.3 摩擦磨损实验30
• 2.5.4 拉伸试验30
• 2.5.5 压缩试验30-31
• 第3章 激光熔覆钴基合金的组织与性能31-50
• 3.1 钴基合金激光熔覆层的组织31-39
• 3.1.1 熔凝线组织形貌32-33
• 3.1.2 熔覆层组织形貌33-34
• 3.1.3 熔覆层的凝固特征34-38
• 3.1.4 相组成及成分38-39
• 3.2 激光工艺参数对熔覆层的影响39-43
• 3.2.1 扫描速度对熔覆层的影响39-41
• 3.2.2 搭接率对熔覆层的影响41-42
• 3.2.3 基体预热对熔覆层的影响42-43
• 3.3 熔覆层硬度43-44
• 3.3.1 熔覆层显微硬度43
• 3.3.2 熔覆层洛氏硬度43-44
• 3.4 熔覆层耐磨性44-46
• 3.5 成型块拉伸和压缩性能46-48
• 3.5.1 成型块拉伸性能46-47
• 3.5.2 成型块压缩性能47-48
• 3.6 小结48-50
• 第4章 激光熔覆加入碳化钨的钴基合金的组织与性能50-56
• 4.1 熔覆层与基体界面裂纹分析50-51
• 4.2 加入WC的钴基合金激光熔覆层的组织51-53
• 4.2.1 WC／钴基合金熔覆层组织51-52
• 4.2.2 WC／钴基合金熔覆层相组成52-53
• 4.3 加入WC的钴基合金激光熔覆层的硬度53-54
• 4.3.1 WC／钴基合金熔覆层的显微硬度53-54
• 4.3.2 WC／钴基合金熔覆层的洛氏硬度54
• 4.4 加入WC的钴基合金激光熔覆层的耐磨性54-55
• 4.5 小结55-56
• 结论56-58
• 参考文献58-62
• 致谢62-63
• 攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文63

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张学萍;肖旋;;K435镍基铸造高温合金的拉伸性能研究[J];沈阳理工大学学报;2014年04期

2 谷怀鹏;刘丽君;曹腊梅;薛明;汤鑫;曹雪;;含Ru镍基单晶高温合金的显微组织和拉伸性能研究[J];航空材料学报;2013年06期

3 杨宁;杨帆;;激光熔覆技术的发展现状及应用[J];热加工工艺;2011年08期

4 李志远;赵伟毅;聂登攀;何灏;耿家锐;薛涛;;TiN对Co基合金激光熔覆层组织与性能的影响[J];强激光与粒子束;2010年07期

5 李养良;白小波;王利;商建峰;;激光熔覆工艺参数对熔覆层组织和性能的影响[J];热加工工艺;2009年12期

6 王一博;应丽霞;董国君;龚凡;;激光熔覆技术研究进展及其工业应用[J];中国材料进展;2009年03期

7 苏荣华;刘伟军;龙日升;;不同基板预热温度对激光金属沉积成形过程温度场的影响[J];工程设计学报;2009年01期

8 黄胜;;柴油机气缸套表面强化工艺及磨损试验的研究[J];内燃机车;2009年01期

9 李伟翔;张光钧;;激光熔覆技术与进展[J];上海工程技术大学学报;2008年03期

10 李慧莉;陈岁元;刘大亮;刘常升;;铜合金表面激光原位制备颗粒增强钴基合金涂层组织[J];中国激光;2008年04期

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 樊增彬;WC/Ni基合金激光熔覆工艺及熔覆层特性研究[D];山东大学;2012年

2 戴华;气门密封面激光熔覆钴基合金层凝固组织特征及其残余应力研究[D];武汉理工大学;2002年

，

本文编号：1121555