轧辊55Mn2钢表面选区激光熔化熔覆层的制备及性能研究

发布时间：2022-12-11 17:32

　　轧辊是使金属产生连续塑性变形的工具。其失效形式主要有辊身剥落掉块、大面裂纹、辊身和辊颈断裂等。通过对失效轧辊的修复和表面强化可以延长轧辊的使用寿命,减少轧辊的消耗并降低轧钢成本。采用选区激光熔化（Selective Laser Melting,SLM）技术,在轧辊材料55Mn2基板表面制备Inconel718（IN718）和TiC/IN718复合强化熔覆层。研究激光线能量密度对IN718熔覆层和TiC/IN718复合熔覆层的组织形貌、相对致密度及显微硬度的影响;探讨激光线能量密度对选区激光熔化成形IN718熔覆层与55Mn2基体的抗剪切结合强度的关系;分析试验温度和载荷的变化对IN718熔覆层和TiC/IN718复合熔覆层摩擦磨损性能的影响及其在不同磨损条件下的摩擦磨损的机理。研究主要取得了以下结论:选用6个不同激光线能量密度在55Mn2基板表面制备IN718熔覆层。实验结果显示,随着激光线能量密度的提高,熔覆层表面因液体球化现象产生的球形颗粒减少,内部析出的?相逐渐细化连续、柱状晶均匀分布。熔覆层致密度和显微硬度随着激光线能量密度的提高逐渐增加,当线能量密度为357.14 J/m,致... 

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 轧辊再制造技术
    1.3 轧辊表面强化技术
        1.3.1 表面感应加热淬火技术
        1.3.2 热喷涂技术
    1.4 激光表面改性技术
        1.4.1 激光淬火技术
        1.4.2 激光熔凝技术
        1.4.3 激光表面合金化
        1.4.4 激光熔覆
    1.5 3D打印技术在轧辊修复中的应用
    1.6 本文研究意义及内容
        1.6.1 研究意义
        1.6.2 研究内容
2 实验方案及研究方法
    2.1 试验材料
        2.1.1 基体材料
        2.1.2 打印粉末
    2.2 选区激光熔化成形
    2.3 试样热处理
    2.4 成形熔覆层的表征分析
        2.4.1 表面形貌
        2.4.2 物相组成
        2.4.3 显微组织
        2.4.4 显微硬度
    2.5 抗剪切结合强度
    2.6 摩擦磨损性能
3 轧辊55Mn2钢表面SLM制备IN718熔覆层
    3.1 实验
    3.2 结果与讨论
        3.2.1 成形熔覆层组织形貌
        3.2.2 成形熔覆层的致密化
        3.2.3 成形熔覆层物相组成
        3.2.4 成形熔覆层的显微硬度
        3.2.5 成形熔覆层抗剪强度
    3.3 本章小结
4 SLM制备IN718熔覆层的耐磨性能
    4.1 实验
    4.2 结果与讨论
        4.2.1 选区激光熔化成形熔覆层形貌
        4.2.2 常温25℃下不同载荷熔覆层摩擦磨损性能
        4.2.3 温度对熔覆层耐磨性能的影响
        4.2.4 高温475℃下载荷对熔覆层耐磨性能的影响
    4.3 本章小结
5 轧辊55Mn2钢表面SLM制备TiC/IN718复合熔覆层
    5.1 实验
    5.2 结果与讨论
        5.2.1 TiC/IN718复合熔覆层的物相组成
        5.2.2 TiC/IN718复合熔覆层的组织形貌
        5.2.3 TiC/IN718复合熔覆层的致密度
        5.2.4 TiC/IN718复合熔覆层的显微硬度
        5.2.5 TiC/IN718复合熔覆层的摩擦磨损性能
    5.3 本章小结
6 结论
致谢
参考文献
附录 硕士研究生学习阶段成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]电磁复合场对Ni60激光熔覆层表面裂纹与组织结构的影响[J]. 林英华,姚建华,袁莹,陈钢,张群莉,王梁.  电加工与模具. 2018(01)
[2]电子束选区熔化增材制造技术研究进展[J]. 郭超,张平平,林峰.  工业技术创新. 2017(04)
[3]TiC/Inconel 718复合材料选区激光熔化成形的热物理机制[J]. 石齐民,顾冬冬,顾荣海,陈文华,戴冬华,陈洪宇.  稀有金属材料与工程. 2017(06)
[4]激光能量密度对选区激光熔化（SLM）制品性能的影响及其机理研究[J]. 朱云天,杜开平,沈婕,张淑婷.  热喷涂技术. 2017(02)
[5]轧辊应力研究浅谈[J]. 许强,兰勇,韩剑.  现代冶金. 2017(03)
[6]金属选区激光熔化的研究现状[J]. 田杰,黄正华,戚文军,李亚江,刘建业,胡高峰.  材料导报. 2017(S1)
[7]低合金钢感应淬火温度场模拟与优化[J]. 朱志明,柴锋,梁丰瑞,苏航,徐昭辰,鲁晓刚.  钢铁研究学报. 2017(01)
[8]激光熔覆层结合强度测试方法研究及装置设计[J]. 刘衍聪,刘本良,战祥华,刘拓,伊鹏.  应用激光. 2016(06)
[9]Inconel718高温合金中析出相演变研究进展[J]. 刘永长,郭倩颖,李冲,梅云鹏,周晓胜,黄远,李会军.  金属学报. 2016(10)
[10]激光选区熔化YSZ陶瓷工艺及内部缺陷研究[J]. 刘琦,郑航,唐康,巩水利,康楠,廖汉林.  电加工与模具. 2016(04)

博士论文
[1]δ相对GH4169合金高温变形及再结晶行为的影响[D]. 王岩.哈尔滨工业大学 2008
[2]齿轮激光表面处理的若干关键技术研究[D]. 石娟.同济大学 2006

硕士论文
[1]超声振动辅助激光熔覆制备TiC/FeAl原位涂层研究[D]. 李洋.华东交通大学 2016
[2]Ni基高温合金及其复合材料选区激光熔化成形工艺、组织及性能[D]. 贾清波.南京航空航天大学 2015
[3]钢制轧辊的等离子喷涂强化处理工艺及组织性能研究[D]. 钱智慧.江苏科技大学 2012
[4]轧辊激光表面处理设备控制技术与方法的研究[D]. 刘金亮.华中科技大学 2009



本文编号：3719202