激光熔注多尺度颗粒增强铁基复合材料层耐磨性能研究
发布时间：2021-07-17 10:51
摩擦磨损现象普遍存在于工业生产及日常生活中,由磨损造成的经济损失,约占整体能源消耗的30%50%。通过在金属基体表面制备复合材料层可显著提高其耐磨性,耐磨层对提高产品的使用寿命、节约能源、降低成本等方面有重要意义。本文采用激光熔注技术在4Cr5MoSiV1热作模具钢表面制备微米、纳米及多尺度WC颗粒增强Fe基复合材料层,研究了工艺参数对复合材料层形貌的影响规律,分析了不同颗粒尺寸WC/Fe复合材料层的显微组织特征,在对复合材料层磨损性能研究的基础上,阐述了不同颗粒尺寸WC/Fe复合材料层的微观磨损机理。通过系统工艺实验获得激光熔注最佳工艺窗口,利用OM、SEM、XRD分析其物相组成与显微组织,不同颗粒尺寸WC/Fe复合材料层均由α-Fe、WC、M2C、M6C等相组成,M6C以WC颗粒反应层,基体中不规则棒状、树枝状初晶和鱼骨状、细条状共晶组织的形式存在。对不同颗粒尺寸WC/Fe复合材料层进行硬度和磨损性能测试。结果表明,复合材料层硬度可达1003.4 HV1.0,是基体硬度的5...
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
热喷涂技术涂层形成原理
图 1-2 激光熔注工艺示意图[27]人在 1980 年提出激光熔注工艺之后，开展了一系列研究[功制备颗粒增强金属基复合材料层，基体材料包括不锈钢金、铝合金，增强颗粒为 TiC、SiC、WC，实验表明基体能较基体有了显著提高，如在 TC4 表面熔注 TiC 颗粒，摩分数达到 50%时，摩擦系数从 0.45 降到 0.18。Ayers 等人属基体制备复合材料层的可行性，通过大量的工艺试验，成功制备颗粒增强金属基复合材料层，同时证实了该工艺性。在该时期激光熔注试验是在真空条件下进行的，由于有得到进一步的发展。 等[33, 34]采用高功率 CO2激光器在工业纯钛及钛合金基体上究了不同送粉速率对熔宽、熔深及熔注层厚度的影响规律织，对颗粒熔化及熔池结晶行为有了更加直观的认识。这
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文性地提出将颗粒注入位置由激光束中心位置转移到激光束后方，成功解决了反应层过厚的问题，如图 1-3。该科研团队在激光熔注工艺基础理论和功能梯度复合材料方面进行了深入研究，并取得了一系列成果，极大地推动了激光熔注技术的发展。
【参考文献】：
期刊论文
[1]镍基碳化钨颗粒增强复合熔覆层的组织结构与摩擦学性能[J]. 郭岩,刘刚,李太江,李巍. 金属热处理. 2017(08)
[2]激光熔覆Ni30WC合金粉末修补42CrMo钢的研究[J]. 刘明磊,刘芳,陆兴. 大连交通大学学报. 2017(04)
[3]铸造碳化钨粉末物性对激光熔覆陶瓷颗粒增强Fe基复合材料耐磨性能的影响[J]. 邹黎明,刘辛,王蕾,谢焕文,蔡一湘. 稀有金属材料与工程. 2017(04)
[4]增材制造H13钢表面熔覆Ni/WC涂层组织及性能研究[J]. 严凯,陈长军,张敏,秦兰兰,任博,王晓南,邹涛. 应用激光. 2017(02)
[5]超音速等离子喷涂WC-17Co纳米涂层的性能[J]. 李万青,林铁松,宋超群,何鹏,王启越. 稀有金属材料与工程. 2017(03)
[6]稳态磁场辅助对激光熔注球形WC涂层的组织与性能研究[J]. 赖三聘,王梁,胡勇,孙卓,姚建华. 应用激光. 2016(05)
[7]WC含量对激光熔覆Ni基WC复合涂层组织和性能的影响[J]. 王开明,雷永平,魏世忠,符寒光,杨勇维,李玉龙,苏振清. 材料热处理学报. 2016(07)
[8]稳态磁场辅助激光熔注制备梯度涂层[J]. 宋诗英,王梁,胡勇,姚建华. 中国激光. 2016(05)
[9]H13钢激光熔覆TiC/Ni合金复合涂层的组织与耐磨性[J]. 赵雪阳,刘英,夏一龙,杨浩,李卫. 材料热处理学报. 2016(04)
[10]45钢表面激光熔覆Ni35粉末的耐磨耐腐蚀性研究[J]. 杨晓红,陈菊芳,王泽,陈国炎. 热加工工艺. 2015(24)
博士论文
[1]放电等离子烧结WC/Fe复合材料的组织及其磨损性能研究[D]. 张展展.北京科技大学 2019
[2]激光熔注单晶颗粒增强WCp/Ti-6Al-4V梯度复合材料层的界面反应机理[D]. 刘德健.哈尔滨工业大学 2009
硕士论文
[1]激光熔注颗粒增强WCp/4Cr5MoSiV1复合材料层磨粒磨损性能及磨损机理研究[D]. 王涛.华中科技大学 2018
[2]等离子喷涂WC-17Co纳米涂层的工艺及组织性能研究[D]. 李万青.哈尔滨工业大学 2014
[3]超音速火焰喷涂修复冷冲压模具的应用基础研究[D]. 李伟.华中科技大学 2009
[4]Q235钢表面激光熔注WC涂层的组织结构与耐磨性能[D]. 张相军.哈尔滨工业大学 2007
本文编号：3288031
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
热喷涂技术涂层形成原理
图 1-2 激光熔注工艺示意图[27]人在 1980 年提出激光熔注工艺之后，开展了一系列研究[功制备颗粒增强金属基复合材料层，基体材料包括不锈钢金、铝合金，增强颗粒为 TiC、SiC、WC，实验表明基体能较基体有了显著提高，如在 TC4 表面熔注 TiC 颗粒，摩分数达到 50%时，摩擦系数从 0.45 降到 0.18。Ayers 等人属基体制备复合材料层的可行性，通过大量的工艺试验，成功制备颗粒增强金属基复合材料层，同时证实了该工艺性。在该时期激光熔注试验是在真空条件下进行的，由于有得到进一步的发展。 等[33, 34]采用高功率 CO2激光器在工业纯钛及钛合金基体上究了不同送粉速率对熔宽、熔深及熔注层厚度的影响规律织，对颗粒熔化及熔池结晶行为有了更加直观的认识。这
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文性地提出将颗粒注入位置由激光束中心位置转移到激光束后方，成功解决了反应层过厚的问题，如图 1-3。该科研团队在激光熔注工艺基础理论和功能梯度复合材料方面进行了深入研究，并取得了一系列成果，极大地推动了激光熔注技术的发展。
【参考文献】：
期刊论文
[1]镍基碳化钨颗粒增强复合熔覆层的组织结构与摩擦学性能[J]. 郭岩,刘刚,李太江,李巍. 金属热处理. 2017(08)
[2]激光熔覆Ni30WC合金粉末修补42CrMo钢的研究[J]. 刘明磊,刘芳,陆兴. 大连交通大学学报. 2017(04)
[3]铸造碳化钨粉末物性对激光熔覆陶瓷颗粒增强Fe基复合材料耐磨性能的影响[J]. 邹黎明,刘辛,王蕾,谢焕文,蔡一湘. 稀有金属材料与工程. 2017(04)
[4]增材制造H13钢表面熔覆Ni/WC涂层组织及性能研究[J]. 严凯,陈长军,张敏,秦兰兰,任博,王晓南,邹涛. 应用激光. 2017(02)
[5]超音速等离子喷涂WC-17Co纳米涂层的性能[J]. 李万青,林铁松,宋超群,何鹏,王启越. 稀有金属材料与工程. 2017(03)
[6]稳态磁场辅助对激光熔注球形WC涂层的组织与性能研究[J]. 赖三聘,王梁,胡勇,孙卓,姚建华. 应用激光. 2016(05)
[7]WC含量对激光熔覆Ni基WC复合涂层组织和性能的影响[J]. 王开明,雷永平,魏世忠,符寒光,杨勇维,李玉龙,苏振清. 材料热处理学报. 2016(07)
[8]稳态磁场辅助激光熔注制备梯度涂层[J]. 宋诗英,王梁,胡勇,姚建华. 中国激光. 2016(05)
[9]H13钢激光熔覆TiC/Ni合金复合涂层的组织与耐磨性[J]. 赵雪阳,刘英,夏一龙,杨浩,李卫. 材料热处理学报. 2016(04)
[10]45钢表面激光熔覆Ni35粉末的耐磨耐腐蚀性研究[J]. 杨晓红,陈菊芳,王泽,陈国炎. 热加工工艺. 2015(24)
博士论文
[1]放电等离子烧结WC/Fe复合材料的组织及其磨损性能研究[D]. 张展展.北京科技大学 2019
[2]激光熔注单晶颗粒增强WCp/Ti-6Al-4V梯度复合材料层的界面反应机理[D]. 刘德健.哈尔滨工业大学 2009
硕士论文
[1]激光熔注颗粒增强WCp/4Cr5MoSiV1复合材料层磨粒磨损性能及磨损机理研究[D]. 王涛.华中科技大学 2018
[2]等离子喷涂WC-17Co纳米涂层的工艺及组织性能研究[D]. 李万青.哈尔滨工业大学 2014
[3]超音速火焰喷涂修复冷冲压模具的应用基础研究[D]. 李伟.华中科技大学 2009
[4]Q235钢表面激光熔注WC涂层的组织结构与耐磨性能[D]. 张相军.哈尔滨工业大学 2007
本文编号：3288031
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