基于机械合金化CNTs/SiC/Ni基复合涂层激光熔覆研究
发布时间：2021-10-30 13:16
高速列车制动材料面临瞬间高温、重载化以及高速化的严峻挑战,现有的铁基材料无法满足现代载运工具的要求,采用表面工程技术有望解决该问题。本文以机械合金化混合复合粉末,通过激光熔覆制备了CNTs/SiC/Ni基复合涂层,研究了机械合金化工艺参数对复合粉末中碳纳米管分散以及保护机理;利用正交实验优化了镍基高温合金的成分配比;探索了激光工艺参数对复合涂层的组织与性能的影响规律。主要研究结果如下:（1）CNTs/SiC/Ni基复合粉末通过机械合金化分散均匀,其中碳纳米管主要镶嵌于镍球表面的软化层中,并与粉末一起形成致密的保护膜,保证了碳纳米管在复合涂层中的完整性。（2）当Al的量为1.6g,Co的含量为0.4g,Cr的含量为18.5g,Ti的含量为0.6g,Mo的含量为4g时,复合涂层的硬度最高,磨损量最少,粉末配比最优。随着冷却速度的增大,Laves相析出大幅度地减小,其中Mo元素主要偏聚于Laves相中,Ti、Al元素是沉淀强化相的主要组成元素。（3）激光熔覆制备出了无气孔、性能优异的CNTs/SiC/Ni基高温合金复合涂层材料。当激光功率为900W,扫描速度为360mm/min时,CNTs/...
【文章来源】：华东交通大学江西省
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究意义及背景
1.2 激光熔覆技术
1.2.1 激光熔覆的技术特点
1.2.2 激光熔覆的特征
1.3 机械合金化
1.4 碳纳米管
1.4.1 碳纳米管的特性和应用
1.5 镍基高温合金
1.5.1 镍基高温合金强化类型
1.5.2 镍基高温合金中的相
1.5.3 镍基高温合金元素的作用
1.6 本文的研究目的和主要内容
第二章 实验材料与方法
2.1 实验材料
2.1.1 基板选材
2.1.2 激光熔覆材料
2.2 实验方法
2.2.1 复合粉末的制备
2.2.2 正交实验
2.2.3 激光熔覆
2.3 涂层的表征方式
2.3.1 涂层微观组织表征
2.3.2 复合涂层相的表征
2.3.3 熔覆层的显微硬度表征
2.3.4 熔覆层的耐磨性能表征
2.4 本章小结
第三章 复合涂层的组织
3.1 激光熔覆镍基复合涂层的正交实验设计
3.1.1 熔覆层宏观结构
3.1.2 硬度评价
3.1.3 耐磨性评价
3.1.4 镍基高温合金微观结构分析
3.2 机械合金化转速对CNTs-SiC/Ni复合涂层的影响
3.2.1 机械合金化转速对复合粉末微观结构的影响
3.2.2 机械合金化转速对复合涂层宏观形貌的影响
3.2.3 机械合金化转速对复合涂层微观组织的影响
3.3 激光工艺参数对CNTs/SiC/Ni基复合涂层的影响
3.3.1 CNTs/SiC/Ni基复合粉末的前期制备
3.3.2 激光功率对CNTs/SiC/Ni基复合涂层宏观形貌的影响
3.3.3 扫描速度对CNTs/SiC/Ni基复合涂层宏观形貌的影响
3.3.4 CNTs/SiC/Ni基复合涂层显微组织形成机理
3.3.5 激光熔覆单道单层的晶粒取向与三维结构
3.3.6 激光熔覆单道多层的显微组织与三维结构
3.3.7 扫描速度对CNTs/SiC/Ni基复合涂层显微组织的影响
3.3.8 激光功率对CNTs/SiC/Ni基复合涂层显微组织的影响
3.4 碳纳米管的分布与涂层的能谱分析
3.5 本章小结
第四章 复合涂层的性能
4.1 引言
4.2 机械合金化转速对CNTs/SiC/Ni基复合涂层性能的影响
4.2.1 机械合金化转速对CNTs/SiC/Ni基复合涂层硬度的影响
4.2.2 机械合金化转速对CNTs/SiC/Ni基复合涂层耐磨性能的影响
4.3 激光工艺参数对CNTs/SiC/Ni基复合涂层性能的影响
4.3.1 激光功率对CNTs/SiC/Ni基复合涂层显微硬度的影响
4.3.2 扫描速度对CNTs/SiC/Ni基复合涂层显微硬度的影响
4.3.3 激光功率对CNTs/SiC/Ni基复合涂层摩擦性能的影响
4.3.4 扫描速度对CNTs/SiC/Ni基复合涂层摩擦性能的影响
4.4 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 结论与展望
5.2 展望
参考文献
个人简历在校期间发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]激光增材制造镍基高温合金研究进展[J]. 吴楷,张敬霖,吴滨,谭敏,冯海波,张建福. 钢铁研究学报. 2017(12)
[2]原位生成WC/TaC复合激光熔覆层组织研究（英文）[J]. 雍耀维,傅卫,张翔,邓琦林,杨建国. 稀有金属材料与工程. 2017(11)
[3]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)
[4]晶界氧化对GH4738高温合金疲劳裂纹扩展的作用[J]. 徐超,佴启亮,姚志浩,江河,董建新. 金属学报. 2017(11)
[5]C/C复合材料拉伸强度与针刺成型参数相关性研究[J]. 郑金煌,李贺军,崔红,王毅,邓海亮,殷忠义,姚冬梅,苏红. 无机材料学报. 2017(11)
[6]高温合金材料在汽轮机高温部件上的应用[J]. 彭建强. 东方汽轮机. 2017(03)
[7]激光熔覆FeCrNiCoMnBx高熵合金涂层的组织结构与性能[J]. 张冲,吴炳乾,王乾廷,陈鼎宁,戴品强. 稀有金属材料与工程. 2017(09)
[8]碳纳米管/碳纤维环氧树脂复合材料的制备及力学性能[J]. 李娜,路鹏程,王志平. 功能材料. 2017(07)
[9]合金元素对镍基粉末高温合金FGH97的强化作用[J]. 谭黎明,贾建,张义文. 稀有金属材料与工程. 2017(06)
[10]激光熔覆多主元高熵合金涂层的研究进展[J]. 张世一,王勇,韩彬,杨涛,李美艳. 材料导报. 2017(S1)
博士论文
[1]激光熔覆INCONEL 718合金涂层的成分偏聚与强化机理研究[D]. 张尧成.上海交通大学 2013
[2]Co、Zr、Cu在K4169合金中作用的研究[D]. 李亚敏.兰州理工大学 2011
硕士论文
[1]激光熔覆碳纳米管增强Ni基复合涂层研究[D]. 蔡昕.华东交通大学 2017
[2]高速列车制动盘激光熔覆工艺及性能研究[D]. 马元明.西南交通大学 2017
[3]低裂纹敏感性高可靠激光熔覆Ni基复合粉末设计及其性能研究[D]. 李昊真.青岛理工大学 2016
[4]纳米颗粒对Ni基复合镀渗层的腐蚀磨损性能影响的研究[D]. 卓城之.南京航空航天大学 2009
[5]热处理对K445高温合金组织及性能的影响[D]. 谢文江.西安理工大学 2007
[6]类K445镍基合金的制备及组织与性能研究[D]. 赵永芹.西安理工大学 2007
本文编号：3466797
【文章来源】：华东交通大学江西省
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究意义及背景
1.2 激光熔覆技术
1.2.1 激光熔覆的技术特点
1.2.2 激光熔覆的特征
1.3 机械合金化
1.4 碳纳米管
1.4.1 碳纳米管的特性和应用
1.5 镍基高温合金
1.5.1 镍基高温合金强化类型
1.5.2 镍基高温合金中的相
1.5.3 镍基高温合金元素的作用
1.6 本文的研究目的和主要内容
第二章 实验材料与方法
2.1 实验材料
2.1.1 基板选材
2.1.2 激光熔覆材料
2.2 实验方法
2.2.1 复合粉末的制备
2.2.2 正交实验
2.2.3 激光熔覆
2.3 涂层的表征方式
2.3.1 涂层微观组织表征
2.3.2 复合涂层相的表征
2.3.3 熔覆层的显微硬度表征
2.3.4 熔覆层的耐磨性能表征
2.4 本章小结
第三章 复合涂层的组织
3.1 激光熔覆镍基复合涂层的正交实验设计
3.1.1 熔覆层宏观结构
3.1.2 硬度评价
3.1.3 耐磨性评价
3.1.4 镍基高温合金微观结构分析
3.2 机械合金化转速对CNTs-SiC/Ni复合涂层的影响
3.2.1 机械合金化转速对复合粉末微观结构的影响
3.2.2 机械合金化转速对复合涂层宏观形貌的影响
3.2.3 机械合金化转速对复合涂层微观组织的影响
3.3 激光工艺参数对CNTs/SiC/Ni基复合涂层的影响
3.3.1 CNTs/SiC/Ni基复合粉末的前期制备
3.3.2 激光功率对CNTs/SiC/Ni基复合涂层宏观形貌的影响
3.3.3 扫描速度对CNTs/SiC/Ni基复合涂层宏观形貌的影响
3.3.4 CNTs/SiC/Ni基复合涂层显微组织形成机理
3.3.5 激光熔覆单道单层的晶粒取向与三维结构
3.3.6 激光熔覆单道多层的显微组织与三维结构
3.3.7 扫描速度对CNTs/SiC/Ni基复合涂层显微组织的影响
3.3.8 激光功率对CNTs/SiC/Ni基复合涂层显微组织的影响
3.4 碳纳米管的分布与涂层的能谱分析
3.5 本章小结
第四章 复合涂层的性能
4.1 引言
4.2 机械合金化转速对CNTs/SiC/Ni基复合涂层性能的影响
4.2.1 机械合金化转速对CNTs/SiC/Ni基复合涂层硬度的影响
4.2.2 机械合金化转速对CNTs/SiC/Ni基复合涂层耐磨性能的影响
4.3 激光工艺参数对CNTs/SiC/Ni基复合涂层性能的影响
4.3.1 激光功率对CNTs/SiC/Ni基复合涂层显微硬度的影响
4.3.2 扫描速度对CNTs/SiC/Ni基复合涂层显微硬度的影响
4.3.3 激光功率对CNTs/SiC/Ni基复合涂层摩擦性能的影响
4.3.4 扫描速度对CNTs/SiC/Ni基复合涂层摩擦性能的影响
4.4 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 结论与展望
5.2 展望
参考文献
个人简历在校期间发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]激光增材制造镍基高温合金研究进展[J]. 吴楷,张敬霖,吴滨,谭敏,冯海波,张建福. 钢铁研究学报. 2017(12)
[2]原位生成WC/TaC复合激光熔覆层组织研究（英文）[J]. 雍耀维,傅卫,张翔,邓琦林,杨建国. 稀有金属材料与工程. 2017(11)
[3]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)
[4]晶界氧化对GH4738高温合金疲劳裂纹扩展的作用[J]. 徐超,佴启亮,姚志浩,江河,董建新. 金属学报. 2017(11)
[5]C/C复合材料拉伸强度与针刺成型参数相关性研究[J]. 郑金煌,李贺军,崔红,王毅,邓海亮,殷忠义,姚冬梅,苏红. 无机材料学报. 2017(11)
[6]高温合金材料在汽轮机高温部件上的应用[J]. 彭建强. 东方汽轮机. 2017(03)
[7]激光熔覆FeCrNiCoMnBx高熵合金涂层的组织结构与性能[J]. 张冲,吴炳乾,王乾廷,陈鼎宁,戴品强. 稀有金属材料与工程. 2017(09)
[8]碳纳米管/碳纤维环氧树脂复合材料的制备及力学性能[J]. 李娜,路鹏程,王志平. 功能材料. 2017(07)
[9]合金元素对镍基粉末高温合金FGH97的强化作用[J]. 谭黎明,贾建,张义文. 稀有金属材料与工程. 2017(06)
[10]激光熔覆多主元高熵合金涂层的研究进展[J]. 张世一,王勇,韩彬,杨涛,李美艳. 材料导报. 2017(S1)
博士论文
[1]激光熔覆INCONEL 718合金涂层的成分偏聚与强化机理研究[D]. 张尧成.上海交通大学 2013
[2]Co、Zr、Cu在K4169合金中作用的研究[D]. 李亚敏.兰州理工大学 2011
硕士论文
[1]激光熔覆碳纳米管增强Ni基复合涂层研究[D]. 蔡昕.华东交通大学 2017
[2]高速列车制动盘激光熔覆工艺及性能研究[D]. 马元明.西南交通大学 2017
[3]低裂纹敏感性高可靠激光熔覆Ni基复合粉末设计及其性能研究[D]. 李昊真.青岛理工大学 2016
[4]纳米颗粒对Ni基复合镀渗层的腐蚀磨损性能影响的研究[D]. 卓城之.南京航空航天大学 2009
[5]热处理对K445高温合金组织及性能的影响[D]. 谢文江.西安理工大学 2007
[6]类K445镍基合金的制备及组织与性能研究[D]. 赵永芹.西安理工大学 2007
本文编号：3466797
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