氩气保护对激光合金化Ni基Cr 3 C 2 粉末涂层的影响

发布时间：2022-08-01 14:46

　　低碳钢Q235具有很好的韧塑性和焊接性,应用十分广泛,但硬度和耐磨性很差。本文利用激光合金化在Q235钢表面制备了结合强度高的Ni基Cr₃C₂粉末涂层,并研究了激光合金化的工艺参数、粉末配比和气氛保护对合金层的影响,从而得到了表面性能和质量均优越的合金层,提高了基体的表面硬度和耐磨性。采用单道和多道激光合金化的方法,对合金层的表面形貌、显微硬度等进行了对比研究,结果表明,当激光功率为2800W、扫描速度为240mm/min、预置层厚度为300μm、粉末比例（Ni60:NiCr-Cr₃C₂）为7:3、氩气流量为15L/min、与水平面夹角为45°、喷嘴距熔池为20mm时得到的合金层表面质量和性能达到最好。熔池的自由表面曲率随氩气流量和喷嘴与水平面夹角的增加而减小。采用金相显微镜等分别对多道合金层的显微组织、元素和物相进行了分析,结果表明:Ni基Cr₃C₂粉末涂层主要由“十字型”等轴树枝晶组成,也有少量的胞状晶和柱状树枝晶,随着NiCr-Cr₃

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及意义
    1.2 激光合金化的研究现状
        1.2.1 硬度和耐磨性的研究
        1.2.2 耐腐蚀性的研究
        1.2.3 工艺参数的研究
    1.3 气体保护的研究现状
        1.3.1 焊接加工气体保护的研究
        1.3.2 激光加工气体保护的研究
    1.4 本课题的研究内容
第2章 实验材料与实验方案设计
    2.1 引言
    2.2 试验材料
        2.2.1 基体材料
        2.2.2 合金粉末材料
    2.3 激光合金化层的制备
        2.3.1 激光合金化设备
        2.3.2 激光合金化层制备方法
    2.4 JMatPro软件介绍
    2.5 实验方案设计
    2.6 激光合金化层显微分析
        2.6.1 微观组织分析
        2.6.2 成分和物相分析
    2.7 合金化试样的性能测试方法与表征
        2.7.1 力学性能
        2.7.2 显微硬度分析
        2.7.3 耐磨性分析
    2.8 本章小结
第3章 Ni基 Cr_3C_2 涂层的制备工艺与性能
    3.1 引言
    3.2 Ni基 Cr_3C_2 涂层工艺参数研究
        3.2.1单道控制变量实验
        3.2.2单道正交实验
    3.3 合金粉末的比例研究
        3.3.1 合金层的物相模拟
        3.3.2 显微组织形貌
        3.3.3 显微硬度的研究
        3.3.4 耐磨性的研究
    3.4 本章小结
第4章 气氛保护对激光合金化的影响
    4.1 引言
    4.2 激光作用下的等离子体
        4.2.1 等离子体的产生
        4.2.2 等离子体对激光的反作用
    4.3 熔池的受力分析
        4.3.1 侧吹气体对熔池的作用
        4.3.2 液体金属的自重对熔池表面的作用
        4.3.3 熔池自由表面曲率K
    4.4 气氛保护的工艺研究
        4.4.1 保护气体的位置
        4.4.2 气体流量和角度的研究
    4.5 氩气保护对显微组织的影响
    4.6 氩气保护对硬度的影响
    4.7 氩气保护对拉伸性能的影响
    4.8 本章小结
第5章 Ni基 Cr_3C_2 涂层的强化机理和缺陷分析
    5.1 引言
    5.2 熔池温度与合金层稀释率的计算
        5.2.1 熔池温度的计算
        5.2.2 合金层稀释率的计算
    5.3 合金层的元素和物相分析
        5.3.1 合金层元素分析
        5.3.2 合金层的物相分析
    5.4 合金层的缺陷分析
        5.4.1 成分不均匀缺陷
        5.4.2 应力集中缺陷
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]光纤激光器的发展现状研究[J]. 王海燕,王常春.  吉林化工学院学报. 2018(11)
[2]气氛保护对灰铸铁激光重熔区气孔的影响[J]. 张坤,刘克元,叶正挺,赵海兴,杨高林,崔金鹏,胡勇,姚建华.  中国激光. 2018(01)
[3]Y2O3含量对38CrMoAl钢表面激光合金化WC/Ni金属陶瓷组织与性能的影响[J]. 韩立影,王存山,冯巧.  材料工程. 2017(03)
[4]保护气体对光纤激光焊接5A90温度场分布特征的影响[J]. 段爱琴,巩水利,刘飞.  机械工程学报. 2017(16)
[5]细管径侧吹气体流量对光纤激光中厚板焊接的影响[J]. 邢孟琪,李铸国,孙军浩,张旺.  中国激光. 2017(03)
[6]保护气体中氧气含量对低合金高强钢熔敷金属组织和力学性能的影响[J]. 裘荣鹏,武丹.  热加工工艺. 2016(23)
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[8]氮气保护不锈钢激光焊接接头组织及力学性能[J]. 李竹洁,吕俊霞,邹江林,张建超,吴世凯.  中国激光. 2016(12)
[9]材料对激光的吸收[J]. 于长兴,王洪祥,郭洪昌,周丽华,齐吉泰.  山东工业技术. 2016(18)
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博士论文
[1]激光熔覆成形马氏体不锈钢应力演化及调控机制[D]. 方金祥.哈尔滨工业大学 2016

硕士论文
[1]40Cr表面激光熔覆硬质涂层及其应用研究[D]. 黄浩.燕山大学 2016
[2]同轴送粉式激光熔覆气体—粉末流对熔池形貌的影响研究[D]. 李媛媛.湖南大学 2012
[3]细管径侧吹气对激光焊接等离子体和熔池小孔影响的研究[D]. 杨东杰.上海交通大学 2012



本文编号：3667646