球墨铸铁表面激光熔覆TiC增强Co基合金组织与性能研究
发布时间：2021-06-27 18:42
本文将10%TiC/Co基合金粉末采用光纤激光熔覆于球墨铸铁表面,制备TiC/Co基合金熔覆层,主要研究了激光参数、添加TiC的粒度对熔覆层组织性能及熔覆层中TiC的形貌分布的影响规律,优化工艺参数,并与CO2激光制备的熔覆层进行对比,通过研究获得结果如下:（1）球墨铸铁表面熔覆TiC/Co基合金熔覆层无气孔、裂纹等缺陷,与球墨铸铁基体呈现冶金结合。熔覆层组织由结合区发达树枝晶、中层等轴枝晶和表层细小等轴枝晶组成,成分由γ-Co、TiC、CoCx、Cr-Fe-Ni和少量的Cr7C3等相组成。（2）熔覆层中的TiC以未完全溶解的颗粒状或溶解后重新析出的枝晶状存在;随着加入TiC粒度的增加,熔覆层组织细化,TiC含量增加,分布更均匀。（3）熔覆层硬度随着与基体距离增加逐渐增大,在表层有明显增加。实验范围内,近表层硬度随着激光功率的降低、扫描速度的增加或TiC粒度的增加而变大,最高硬度为1120.1HV0.2,较基体提升3.7倍。（4）光纤激光器熔覆TiC/Co基合金最优工艺参数:添...
【文章来源】：沈阳航空航天大学辽宁省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
TiC颗粒(左)及TiC/Co合金混合粉末(右)SEM像
图 2.2 激光熔覆设备原理示意图分析及硬度测试察覆的合金熔覆块中心位置，用线切割制取试样，截取 10m光熔覆层的表面。把需要观察的金相样品从 240#砂纸开始样表面平整，磨制方向交错，最终采用 1200#砂纸磨制金相划痕或者无深划痕，然后使用 P-2T 型金相试样抛光机将试用粒度为 W1-1.5 的抛光膏进行抛光。抛光后用水冲洗、吹混合腐蚀液进行腐蚀，腐蚀时间为 20-30s，然后用纯净水成后，采用 GX71 型 Olympus 光学显微镜进行组织形貌观样品晶粒尺寸，各区域组织及分布。子显微镜分析电镜所需试样尺寸对试样进行统一化处理，并对试样进行
图 3.1 光纤激光熔覆 TiC/Co 基合金熔覆层组织形貌: (a)熔覆层微观形貌; (b)热影响区; (c)结合区(d)结合区组织放大图; (e)熔覆层中部; (f)熔覆层近表层由于激光的特点，熔覆过程存在如下特点：(1) 受激光影响，基体表面熔化，形成与基体紧密接触的熔体熔池，熔体与熔化的合金粉末产生机械混合；(2) 在基体与熔池的界面处存在球墨铸铁和熔覆合金材料的混合组织，即所谓的熔覆合金的稀释，在凝固时，界面处的固体球墨铸铁可成为熔体凝固的异质形核基底；(3) 冷却条件好等。理论上熔覆层结合区凝固时，通过球墨铸铁基体进行热传递，有较快的冷却速度和较大的温度梯度，凝固后会形成胞状晶或平面晶，但是实际上，上述这些因素促使凝固时结合区处熔体中凝固初生相会以基体组织为异质形核质点形核，在基体与熔体表面向着熔体内部快速外延生长为发达的树枝晶，如图 3.1c，熔覆层与基体的冶金结合更为牢固[13]。熔覆层的热影响区组织如图 3.1b 所示，激光辐照使 Co 基合金粉末和基体表层快速熔化形成熔池的同时，与其相邻的球墨铸铁基体中含有的大量高碳相，在加热过程中也发生了相应的变化，球墨铸铁因加热而温度升高，发生奥氏体化，高碳相中的碳原子会扩散并溶入奥氏体中，冷却时，由于激光熔覆快速冷却的特点，奥氏体中碳平衡浓度虽然又下降，但是由于 C 元素在过冷奥氏体相变时来不及扩散，进行无扩散性相变形成碳过饱和
【参考文献】：
期刊论文
[1]激光熔覆Ni基WC复合熔覆层组织与性能的研究[J]. 赵伟,张柯,刘平,马凤仓,陈小红,刘新宽. 功能材料. 2019(01)
[2]激光熔覆2205双相不锈钢/TiC复合涂层的显微组织与性能[J]. 靳鸣,贺定勇,王曾洁,周正,王国红,李小璇. 激光与光电子学进展. 2018(11)
[3]扫描速度对球墨铸铁激光熔覆层组织的影响[J]. 杨鹏聪,宋雨来,刘耀辉,付洪德,周颖茂,邓燕. 表面技术. 2018(09)
[4]Ti811表面激光熔覆原位合成TiC-TiB2复合Ti基涂层的微观组织分析[J]. 张天刚,孙荣禄,张雪洋,刘亚楠. 材料导报. 2018(13)
[5]TiC含量对激光熔覆制备TiC/Ti基复合涂层组织与性能的影响[J]. 杨胶溪,余兴,王艳芳,贾无名,陈虹,王喜兵. 航空材料学报. 2018(03)
[6]激光熔覆TiC/FeAl原位复合涂层[J]. 赵龙志,杨海超,赵明娟,谢玉江. 材料研究学报. 2017(11)
[7]功率对激光熔覆Ni基WC涂层组织与硬度的影响[J]. 王开明,雷永平,符寒光,杨勇维,魏世忠,李庆棠,苏振清. 稀有金属材料与工程. 2017(11)
[8]TiC生成方式对激光熔覆镍基涂层组织和性能的影响[J]. 迟静,李敏,王淑峰,李建楠,赵健,吴杰. 中国表面工程. 2017(04)
[9]球墨铸铁表面激光熔覆镍基合金试验研究[J]. 翟建华,许慧印,刘志杰,沈成,王乾宝. 激光与光电子学进展. 2017(10)
[10]球墨铸铁表面激光熔覆TiC/钴基合金组织和性能研究[J]. 童文辉,赵子龙,张新元,王杰,国旭明,段新华,刘豫. 金属学报. 2017(04)
博士论文
[1]熔铸法制备TiC/Ti-6Al-4V复合材料组织与力学性能研究[D]. 曹磊.哈尔滨工业大学 2010
硕士论文
[1]TiC增强钴基合金激光熔覆层组织及性能的研究[D]. 李根.山东大学 2016
[2]激光熔覆原位反应生成TiC-VC增强铁基熔覆层的研究[D]. 赵冠琳.山东大学 2008
[3]镍基合金激光熔覆层质量改善的研究及其应用[D]. 杨坤.郑州大学 2005
[4]铁基合金激光熔覆层质量与性能改善的研究[D]. 余菊美.郑州大学 2004
本文编号：3253395
【文章来源】：沈阳航空航天大学辽宁省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
TiC颗粒(左)及TiC/Co合金混合粉末(右)SEM像
图 2.2 激光熔覆设备原理示意图分析及硬度测试察覆的合金熔覆块中心位置，用线切割制取试样，截取 10m光熔覆层的表面。把需要观察的金相样品从 240#砂纸开始样表面平整，磨制方向交错，最终采用 1200#砂纸磨制金相划痕或者无深划痕，然后使用 P-2T 型金相试样抛光机将试用粒度为 W1-1.5 的抛光膏进行抛光。抛光后用水冲洗、吹混合腐蚀液进行腐蚀，腐蚀时间为 20-30s，然后用纯净水成后，采用 GX71 型 Olympus 光学显微镜进行组织形貌观样品晶粒尺寸，各区域组织及分布。子显微镜分析电镜所需试样尺寸对试样进行统一化处理，并对试样进行
图 3.1 光纤激光熔覆 TiC/Co 基合金熔覆层组织形貌: (a)熔覆层微观形貌; (b)热影响区; (c)结合区(d)结合区组织放大图; (e)熔覆层中部; (f)熔覆层近表层由于激光的特点，熔覆过程存在如下特点：(1) 受激光影响，基体表面熔化，形成与基体紧密接触的熔体熔池，熔体与熔化的合金粉末产生机械混合；(2) 在基体与熔池的界面处存在球墨铸铁和熔覆合金材料的混合组织，即所谓的熔覆合金的稀释，在凝固时，界面处的固体球墨铸铁可成为熔体凝固的异质形核基底；(3) 冷却条件好等。理论上熔覆层结合区凝固时，通过球墨铸铁基体进行热传递，有较快的冷却速度和较大的温度梯度，凝固后会形成胞状晶或平面晶，但是实际上，上述这些因素促使凝固时结合区处熔体中凝固初生相会以基体组织为异质形核质点形核，在基体与熔体表面向着熔体内部快速外延生长为发达的树枝晶，如图 3.1c，熔覆层与基体的冶金结合更为牢固[13]。熔覆层的热影响区组织如图 3.1b 所示，激光辐照使 Co 基合金粉末和基体表层快速熔化形成熔池的同时，与其相邻的球墨铸铁基体中含有的大量高碳相，在加热过程中也发生了相应的变化，球墨铸铁因加热而温度升高，发生奥氏体化，高碳相中的碳原子会扩散并溶入奥氏体中，冷却时，由于激光熔覆快速冷却的特点，奥氏体中碳平衡浓度虽然又下降，但是由于 C 元素在过冷奥氏体相变时来不及扩散，进行无扩散性相变形成碳过饱和
【参考文献】：
期刊论文
[1]激光熔覆Ni基WC复合熔覆层组织与性能的研究[J]. 赵伟,张柯,刘平,马凤仓,陈小红,刘新宽. 功能材料. 2019(01)
[2]激光熔覆2205双相不锈钢/TiC复合涂层的显微组织与性能[J]. 靳鸣,贺定勇,王曾洁,周正,王国红,李小璇. 激光与光电子学进展. 2018(11)
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[4]Ti811表面激光熔覆原位合成TiC-TiB2复合Ti基涂层的微观组织分析[J]. 张天刚,孙荣禄,张雪洋,刘亚楠. 材料导报. 2018(13)
[5]TiC含量对激光熔覆制备TiC/Ti基复合涂层组织与性能的影响[J]. 杨胶溪,余兴,王艳芳,贾无名,陈虹,王喜兵. 航空材料学报. 2018(03)
[6]激光熔覆TiC/FeAl原位复合涂层[J]. 赵龙志,杨海超,赵明娟,谢玉江. 材料研究学报. 2017(11)
[7]功率对激光熔覆Ni基WC涂层组织与硬度的影响[J]. 王开明,雷永平,符寒光,杨勇维,魏世忠,李庆棠,苏振清. 稀有金属材料与工程. 2017(11)
[8]TiC生成方式对激光熔覆镍基涂层组织和性能的影响[J]. 迟静,李敏,王淑峰,李建楠,赵健,吴杰. 中国表面工程. 2017(04)
[9]球墨铸铁表面激光熔覆镍基合金试验研究[J]. 翟建华,许慧印,刘志杰,沈成,王乾宝. 激光与光电子学进展. 2017(10)
[10]球墨铸铁表面激光熔覆TiC/钴基合金组织和性能研究[J]. 童文辉,赵子龙,张新元,王杰,国旭明,段新华,刘豫. 金属学报. 2017(04)
博士论文
[1]熔铸法制备TiC/Ti-6Al-4V复合材料组织与力学性能研究[D]. 曹磊.哈尔滨工业大学 2010
硕士论文
[1]TiC增强钴基合金激光熔覆层组织及性能的研究[D]. 李根.山东大学 2016
[2]激光熔覆原位反应生成TiC-VC增强铁基熔覆层的研究[D]. 赵冠琳.山东大学 2008
[3]镍基合金激光熔覆层质量改善的研究及其应用[D]. 杨坤.郑州大学 2005
[4]铁基合金激光熔覆层质量与性能改善的研究[D]. 余菊美.郑州大学 2004
本文编号：3253395
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