光纤激光熔覆金属基陶瓷复合涂层研究

发布时间：2020-04-06 06:30

【摘要】：金属结构材料在装备零部件制造过程中应用广泛。在恶劣工作环境下,零部件因磨损和腐蚀等发生过早失效、导致装备无法正常工作的情况较多。开展再制造工艺研究已成为当今绿色制造技术的研究热点。采用激光熔覆技术对零部件表面进行强化和修复具有重要的社会经济效益。本文采用先进的光纤激光熔覆技术,选用45钢作为基体材料,Ni45A自熔性合金粉末为熔覆层基质材料。以激光功率、扫描速度、镍包碳化钨添加量三因素建立正交实验,以熔覆层稀释率结合显微硬度为分析标准初步确定激光单道熔覆时的最佳工艺方案。在此基础上,采用单因素分析的方法,利用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪、显微硬度计、摩擦磨损试验机、光学轮廓仪以及电化学工作站等仪器设备和相应的检测手段系统研究了激光功率、扫描速度以及固体润滑剂(镍包石墨、MoS_2)对陶瓷复合涂层组织和性能的影响。主要研究内容与结果如下:1.分析、开展了工艺参数对激光熔覆层稀释率的影响规律研究。在正交实验中,通过计算分析熔覆层的稀释率,得出对稀释率影响最大的工艺参数为激光功率、其次为扫描速度、最后为镍包碳化钨添加量;通过对不同稀释率下熔覆层的显微硬度进行测量,发现当稀释率在5%左右时,熔覆层的整体质量较好,得出单道熔覆时的最佳工艺参数组合为激光功率1600 W,扫描速度16 mm/s,镍包碳化钨添加量30 wt.%。2.研究、分析工艺参数对激光熔覆层组织和性能的影响规律。因热量积聚作用的影响,多道熔覆参数的选取在单道最佳工艺参数的基础上作了适当调整,通过单因素分析实验,系统研究了激光功率、扫描速度对熔覆层组织和性能的影响规律。研究表明:在不同激光功率和扫描速度下,熔覆层主要由FeNi_3、(Fe,Ni)、M_(23)C_6、M_7C_3、WC、W_2C等物相组成,且当激光功率为1500 W、扫描速度为18 mm/s时,得到的熔覆层显微硬度、耐磨性以及耐腐蚀性能均为最佳。3.研究、获得固体润滑剂对熔覆层组织和性能的影响规律。镍包石墨在激光熔覆时极易熔化产生气孔,且随着镍包石墨含量的增多气孔量逐渐增加;为了获得熔覆质量更好的涂层,在熔覆粉末中加入了二硫化钼,得到当MoS_2添加量为8 wt.%时,获得的熔覆层拥有较高的硬度、较好的耐磨性、减摩性以及耐腐蚀性能,因此得出:在其它激光工艺参数一致的情况下,当激光功率为1500 W、扫描速度为18 mm/s、镍包碳化钨添加量为30 wt.%、二硫化钼添加量为8 wt.%时,得到的熔覆涂层为最佳熔覆层。4.对比研究最佳熔覆层以及热处理后45钢的组织性能。主要将最佳熔覆层与热处理后45钢的摩擦磨损性能以及耐腐蚀性能进行对比研究,得出:熔覆涂层的摩擦磨损性能以及耐腐蚀性能均优于45钢热处理后的性能,这同时也证明了在最佳激光熔覆工艺参数下获得的45钢熔覆层能达到提升45钢组织性能的目的。
【学位授予单位】：江苏理工学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG174.453

【参考文献】

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本文编号：2616149