电磁场辅助激光熔覆制备Al 2 O 3 /Fe901复合涂层组织及性能研究
发布时间：2020-12-22 21:50
金属陶瓷复合涂层实现了陶瓷增强相与金属合金粘结相之间的优势互补,已在航空航天、汽车制造等领域取得广泛应用。针对激光熔覆极易产生气孔、裂纹和组织分布不均匀等缺陷,与添加Al2O3致使复合涂层中缺陷增加和表面质量恶化,复合涂层性能不佳等问题,本文引入交变电磁场辅助激光熔覆Al2O3/Fe901金属陶瓷复合涂层,通过施加非接触式电磁力对复合涂层的冶金缺陷和宏观性能进行调控和优化,开展不同磁感应强度电磁场对激光熔覆Al2O3/Fe901复合涂层宏观形貌、显微组织、物相、成分、显微硬度和耐磨性的研究,主要内容如下:（1）基于自主搭建电磁场辅助激光熔覆装置的耦合模型,建立激光熔池熔体处于非接触式交变电磁场中的受力模型。结合电磁学理论、电磁场在金属熔体中产生的效应以及金属凝固过程的形核和晶体生长机制,探讨电磁场对激光熔覆熔池金属凝固过程的影响机制。（2）建立自主设计交变电磁场装置的电压-磁感应强度特性曲线及关系方程。研究不同激光熔覆工艺参数对熔覆层质量的影响,讨论激光熔...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
激光熔覆的应用[12]
图 1.2 激光熔覆加工过程示意图Fig.1.2 Schematic diagram of laser cladding process据具体工况需求，选用各种熔覆粉末，通过激光熔覆技术可以在基层具有耐磨、耐腐蚀、隔热和抗氧化性能等特性的涂层。例如，M光熔覆工艺在 AISI 1020 钢基体上熔覆了三种不同的 Ni 基合金，
通过永磁磁极不断旋转产生的旋转磁场或者在线圈中通以交流电激发的磁场，如图1.3（b）所示。交变磁场的磁场强度、方向会随着通入的交流电做周期性变化，交变电磁场在导电体中感生的涡电流与熔体在磁场中做切割磁感线运动产生的感应电流共同作用于金属凝固过程，影响整个熔池的传热、传质，从而改变金属凝固组织形态。相较于稳恒磁场，交变磁场具有更适用于工业应用的特性（如表1.2 所示）。现如今，交变磁场在铸造、焊接、激光加工等领域的应用，已经获得了诸多有益成果。Ming 等将交变磁场作用于 AZCa912 镁合金的凝固过程中，研究结果表明 AZCa912 镁合金的微观组织出现明显晶粒细化，平均直径最小达到 120μm[38]。Li 等将电磁搅拌应用在 Al/Ti 异种材料电阻电焊中，研究结果表明电磁搅拌促使熔池熔体旋转，显著细化了焊点处的显微组织，提高了接头的机械性能[39]。刘洪喜等采用自制交变磁场辅助激光熔覆铁基合金涂层，促使了树枝晶向等轴晶转变，随着交变磁场强度大小的增加，涂层组织的等轴晶占比增加[40]。余本海等在激光熔覆 WC-Co 基涂层的过程辅助以电磁搅拌，获得的涂层组织晶粒细
【参考文献】：
期刊论文
[1]激光熔覆Al2O3/Fe901复合涂层的强化机制及耐磨性[J]. 周建忠,何文渊,徐家乐,谭文胜,孟宪凯,黄舒,聂学武. 光学学报. 2019(05)
[2]17-4PH不锈钢表面激光熔覆Stellite6涂层组织及耐水蚀性能[J]. 任超,李铸国,疏达,赵文雨,杨仁杰,王朋,叶建水. 中国激光. 2017(04)
[3]朱森第:表面工程与《中国制造2025》[J]. 柳斌. 表面工程与再制造. 2016(06)
[4]激光熔覆技术的应用现状与未来发展[J]. 杨胶溪,靳延鹏,张宁. 金属加工(热加工). 2016(04)
[5]机械振动辅助激光熔覆Fe-Cr-Si-B-C涂层的显微组织及界面分布形态[J]. 刘洪喜,陶喜德,张晓伟,杨昕恬. 光学精密工程. 2015(08)
[6]脉冲磁场细晶化技术的研究现状[J]. 梅国宏,朱立光,张庆军,崔志敏,严春亮. 铸造技术. 2015(02)
[7]WC增强Fe基合金熔覆层的组织与湿砂磨损特性[J]. 江少群,王刚,陈超文. 中国表面工程. 2015(01)
[8]纳米Al2O3颗粒增强Ni基合金激光熔覆涂层高温抗氧化性能的研究[J]. 刘安民,汪新衡,邓斌,钱书琨. 材料导报. 2014(S2)
[9]钛合金表面激光熔覆的研究进展[J]. 张佳虹,孙荣禄. 材料导报. 2014(11)
[10]交变磁场对激光熔覆Fe基复合涂层组织结构及其耐磨性的影响[J]. 蔡川雄,刘洪喜,蒋业华,王传琦,张晓伟,唐淑君. 摩擦学学报. 2013(03)
博士论文
[1]快速冷却下镁合金激光表面改性行为研究[D]. 葛亚琼.太原理工大学 2014
[2]基于光内送粉的激光熔覆快速制造机理与工艺研究[D]. 王明娣.南京航空航天大学 2008
硕士论文
[1]交变磁场对钢/铝异种金属激光对接焊接头性能的影响[D]. 丁浩.江苏大学 2017
[2]激光熔覆制备Fe基Al2O3复合涂层[D]. 王祺.燕山大学 2017
[3]Al2O3颗粒增强Ni60A复合涂层组织与耐磨性能研究[D]. 蔡龙龙.兰州理工大学 2016
[4]机械振动辅助激光熔覆铁基合金涂层的凝固机理及其组织演变[D]. 陶喜德.昆明理工大学 2015
[5]交变磁场下激光熔覆Fe基涂层的宏观质量及其耐磨性[D]. 蔡川雄.昆明理工大学 2013
本文编号：2932497
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
激光熔覆的应用[12]
图 1.2 激光熔覆加工过程示意图Fig.1.2 Schematic diagram of laser cladding process据具体工况需求，选用各种熔覆粉末，通过激光熔覆技术可以在基层具有耐磨、耐腐蚀、隔热和抗氧化性能等特性的涂层。例如，M光熔覆工艺在 AISI 1020 钢基体上熔覆了三种不同的 Ni 基合金，
通过永磁磁极不断旋转产生的旋转磁场或者在线圈中通以交流电激发的磁场，如图1.3（b）所示。交变磁场的磁场强度、方向会随着通入的交流电做周期性变化，交变电磁场在导电体中感生的涡电流与熔体在磁场中做切割磁感线运动产生的感应电流共同作用于金属凝固过程，影响整个熔池的传热、传质，从而改变金属凝固组织形态。相较于稳恒磁场，交变磁场具有更适用于工业应用的特性（如表1.2 所示）。现如今，交变磁场在铸造、焊接、激光加工等领域的应用，已经获得了诸多有益成果。Ming 等将交变磁场作用于 AZCa912 镁合金的凝固过程中，研究结果表明 AZCa912 镁合金的微观组织出现明显晶粒细化，平均直径最小达到 120μm[38]。Li 等将电磁搅拌应用在 Al/Ti 异种材料电阻电焊中，研究结果表明电磁搅拌促使熔池熔体旋转，显著细化了焊点处的显微组织，提高了接头的机械性能[39]。刘洪喜等采用自制交变磁场辅助激光熔覆铁基合金涂层，促使了树枝晶向等轴晶转变，随着交变磁场强度大小的增加，涂层组织的等轴晶占比增加[40]。余本海等在激光熔覆 WC-Co 基涂层的过程辅助以电磁搅拌，获得的涂层组织晶粒细
【参考文献】：
期刊论文
[1]激光熔覆Al2O3/Fe901复合涂层的强化机制及耐磨性[J]. 周建忠,何文渊,徐家乐,谭文胜,孟宪凯,黄舒,聂学武. 光学学报. 2019(05)
[2]17-4PH不锈钢表面激光熔覆Stellite6涂层组织及耐水蚀性能[J]. 任超,李铸国,疏达,赵文雨,杨仁杰,王朋,叶建水. 中国激光. 2017(04)
[3]朱森第:表面工程与《中国制造2025》[J]. 柳斌. 表面工程与再制造. 2016(06)
[4]激光熔覆技术的应用现状与未来发展[J]. 杨胶溪,靳延鹏,张宁. 金属加工(热加工). 2016(04)
[5]机械振动辅助激光熔覆Fe-Cr-Si-B-C涂层的显微组织及界面分布形态[J]. 刘洪喜,陶喜德,张晓伟,杨昕恬. 光学精密工程. 2015(08)
[6]脉冲磁场细晶化技术的研究现状[J]. 梅国宏,朱立光,张庆军,崔志敏,严春亮. 铸造技术. 2015(02)
[7]WC增强Fe基合金熔覆层的组织与湿砂磨损特性[J]. 江少群,王刚,陈超文. 中国表面工程. 2015(01)
[8]纳米Al2O3颗粒增强Ni基合金激光熔覆涂层高温抗氧化性能的研究[J]. 刘安民,汪新衡,邓斌,钱书琨. 材料导报. 2014(S2)
[9]钛合金表面激光熔覆的研究进展[J]. 张佳虹,孙荣禄. 材料导报. 2014(11)
[10]交变磁场对激光熔覆Fe基复合涂层组织结构及其耐磨性的影响[J]. 蔡川雄,刘洪喜,蒋业华,王传琦,张晓伟,唐淑君. 摩擦学学报. 2013(03)
博士论文
[1]快速冷却下镁合金激光表面改性行为研究[D]. 葛亚琼.太原理工大学 2014
[2]基于光内送粉的激光熔覆快速制造机理与工艺研究[D]. 王明娣.南京航空航天大学 2008
硕士论文
[1]交变磁场对钢/铝异种金属激光对接焊接头性能的影响[D]. 丁浩.江苏大学 2017
[2]激光熔覆制备Fe基Al2O3复合涂层[D]. 王祺.燕山大学 2017
[3]Al2O3颗粒增强Ni60A复合涂层组织与耐磨性能研究[D]. 蔡龙龙.兰州理工大学 2016
[4]机械振动辅助激光熔覆铁基合金涂层的凝固机理及其组织演变[D]. 陶喜德.昆明理工大学 2015
[5]交变磁场下激光熔覆Fe基涂层的宏观质量及其耐磨性[D]. 蔡川雄.昆明理工大学 2013
本文编号：2932497
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