蠕墨铸铁激光熔覆表面强化工艺研究
发布时间：2023-04-01 14:09
近年来蠕墨铸铁的应用得到了长足的发展,蠕墨铸铁是一种石墨形态介于球状和片状之间的新型铸铁材料,由于它既有接近于球墨铸铁的力学性能,又有与灰口铸铁相似的良好铸造性能和导热性,因而颇受材料研究者关注,已成为发动机等关键部件的首选材料。体积小、重量轻、转速高、功率大的车辆发动机已经成为一种发展趋势,但所带来的热负荷、机械负荷在局部区域已逐渐接近或超过蠕墨铸铁材料的使用极限,局部表面强化的需求愈加强烈。对于蠕墨铸铁表面单一的激光淬火、激光熔凝、激光熔覆等表面强化工艺极易产生裂纹、气孔等缺陷。为减少以及避免缺陷的产生,本文采用激光熔凝和激光熔覆相结合的方式对蠕墨铸铁进行表面改性。本文以蠕墨铸铁作为实验对象,采用CO2激光作为热源,先对蠕墨铸铁表面进行激光熔凝处理,通过改变激光功率及扫描速度的方法,分析不同工艺参数下对熔凝层宏观形貌、微观组织及表面裂纹缺陷的影响。在无缺陷的熔凝层试样件上进行激光熔覆具有优良韧性的Ni201粉末作为中间连接层,采用正交试验的方法,确定出激光熔覆单道Ni201涂层的最优参数,分析了不同搭接率对Ni201涂层的影响,最后分析了最优搭接率下Ni201...
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题研究的背景和意义
1.2 传统表面改性铸铁的国内外现状
1.3 激光表面熔凝技术
1.3.1 激光表面熔凝基本原理
1.3.2 激光表面熔凝的特点
1.3.3 激光表面熔凝硬化层深度与宽度的测定
1.3.4 激光表面熔凝工艺的研究现状
1.4 激光熔覆技术
1.4.1 激光熔覆基本原理
1.4.2 激光熔覆的特点
1.4.3 激光熔覆稀释率及其计算方法
1.4.4 激光熔覆工艺的研究现状与问题
1.5 研究目的、意义及主要研究内容
1.5.1 研究目的及意义
1.5.2 试验主要研究内容
第2章 激光加工蠕墨铸铁试验材料、设备及方法
2.1 试验材料
2.1.1 基体材料
2.1.2 连接层材料
2.1.3 耐磨层材料
2.2 激光熔凝及熔覆设备
2.3 激光加工试验方法
2.3.1 激光熔凝试验方法
2.3.2 激光熔覆连接涂层试验方法
2.3.3 激光熔覆耐磨涂层试验方法
2.4 熔凝层及熔覆层组织与性能的研究方法
2.4.1 激光熔凝层及熔覆层开裂缺陷测试
2.4.2 激光熔凝层及熔覆层显微分析
2.4.3 摩擦磨损性能测试
2.4.4 涂层结合强度性能测试
2.5 本章小结
第3章 蠕墨铸铁激光熔凝工艺参数优化
3.1 激光功率对熔凝层表面形貌的影响
3.1.1 激光熔凝层表面形貌及裂纹检测
3.1.2 激光功率对熔凝层表面粗糙度影响
3.1.3 激光功率对熔凝层深度影响
3.2 扫描速度对激光熔凝层表面形貌的影响
3.2.1 激光熔凝层表面形貌及裂纹检测
3.2.2 扫描速度对熔凝层表面粗糙度影响
3.2.3 扫描速度对熔凝层深度影响
3.3 熔凝工艺的优化选择与形貌特征分析
3.3.1 优化选择
3.3.2 激光熔凝层微观形貌
3.3.3 XRD物相分析
3.3.4 熔凝层C元素能谱分析
3.3.5 激光熔凝层微观组织分析
3.3.6 激光熔凝层显微硬度分析
3.4 二次激光热处理对熔凝层宏观形貌影响
3.4.1 二次激光热处理熔凝层表面形貌及裂纹检测
3.4.2 二次激光热处理对熔凝层表面粗糙度的影响
3.4.3 二次激光热处理对熔凝层深度的影响
3.5 二次激光热处理对激光熔凝层微观形貌特征分析
3.5.1 二次激光热处理对熔凝层XRD物相分析
3.5.2 二次激光热处理熔凝层微观组织分析
3.5.3 二次激光热处理熔凝层显微硬度分析
3.6 本章小结
第4章 蠕墨铸铁激光熔覆工艺试验研究
4.1 激光熔覆Ni201 工艺优化
4.1.1 工艺参数对涂层宽度的影响
4.1.2 工艺参数对涂层高度的影响
4.1.3 工艺参数对涂层熔深的影响
4.1.4 工艺优化的确定
4.2 大面积激光熔覆Ni201 工艺与分析
4.2.1 搭接率对涂层宏观形貌的影响
4.2.2 搭接率对涂层截面形貌特征分析
4.2.3 Ni201 涂层微观特征分析
4.3 耐磨涂层实现与分析
4.4 本章小结
第5章 涂层耐磨性能与结合强度实验研究
5.1 摩擦磨损性能及磨损机制
5.1.1 表面强化层的平均硬度
5.1.2 耐磨涂层磨损状况分析
5.1.3 磨痕形貌和磨损机制分析
5.2 熔覆层结合强度分析
5.2.1 熔覆层结合强度
5.2.2 断裂位置检测
5.2.3 断口形貌与断裂机理分析
5.3 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
附录 攻读硕士期间取得的成果
致谢
本文编号：3777282
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题研究的背景和意义
1.2 传统表面改性铸铁的国内外现状
1.3 激光表面熔凝技术
1.3.1 激光表面熔凝基本原理
1.3.2 激光表面熔凝的特点
1.3.3 激光表面熔凝硬化层深度与宽度的测定
1.3.4 激光表面熔凝工艺的研究现状
1.4 激光熔覆技术
1.4.1 激光熔覆基本原理
1.4.2 激光熔覆的特点
1.4.3 激光熔覆稀释率及其计算方法
1.4.4 激光熔覆工艺的研究现状与问题
1.5 研究目的、意义及主要研究内容
1.5.1 研究目的及意义
1.5.2 试验主要研究内容
第2章 激光加工蠕墨铸铁试验材料、设备及方法
2.1 试验材料
2.1.1 基体材料
2.1.2 连接层材料
2.1.3 耐磨层材料
2.2 激光熔凝及熔覆设备
2.3 激光加工试验方法
2.3.1 激光熔凝试验方法
2.3.2 激光熔覆连接涂层试验方法
2.3.3 激光熔覆耐磨涂层试验方法
2.4 熔凝层及熔覆层组织与性能的研究方法
2.4.1 激光熔凝层及熔覆层开裂缺陷测试
2.4.2 激光熔凝层及熔覆层显微分析
2.4.3 摩擦磨损性能测试
2.4.4 涂层结合强度性能测试
2.5 本章小结
第3章 蠕墨铸铁激光熔凝工艺参数优化
3.1 激光功率对熔凝层表面形貌的影响
3.1.1 激光熔凝层表面形貌及裂纹检测
3.1.2 激光功率对熔凝层表面粗糙度影响
3.1.3 激光功率对熔凝层深度影响
3.2 扫描速度对激光熔凝层表面形貌的影响
3.2.1 激光熔凝层表面形貌及裂纹检测
3.2.2 扫描速度对熔凝层表面粗糙度影响
3.2.3 扫描速度对熔凝层深度影响
3.3 熔凝工艺的优化选择与形貌特征分析
3.3.1 优化选择
3.3.2 激光熔凝层微观形貌
3.3.3 XRD物相分析
3.3.4 熔凝层C元素能谱分析
3.3.5 激光熔凝层微观组织分析
3.3.6 激光熔凝层显微硬度分析
3.4 二次激光热处理对熔凝层宏观形貌影响
3.4.1 二次激光热处理熔凝层表面形貌及裂纹检测
3.4.2 二次激光热处理对熔凝层表面粗糙度的影响
3.4.3 二次激光热处理对熔凝层深度的影响
3.5 二次激光热处理对激光熔凝层微观形貌特征分析
3.5.1 二次激光热处理对熔凝层XRD物相分析
3.5.2 二次激光热处理熔凝层微观组织分析
3.5.3 二次激光热处理熔凝层显微硬度分析
3.6 本章小结
第4章 蠕墨铸铁激光熔覆工艺试验研究
4.1 激光熔覆Ni201 工艺优化
4.1.1 工艺参数对涂层宽度的影响
4.1.2 工艺参数对涂层高度的影响
4.1.3 工艺参数对涂层熔深的影响
4.1.4 工艺优化的确定
4.2 大面积激光熔覆Ni201 工艺与分析
4.2.1 搭接率对涂层宏观形貌的影响
4.2.2 搭接率对涂层截面形貌特征分析
4.2.3 Ni201 涂层微观特征分析
4.3 耐磨涂层实现与分析
4.4 本章小结
第5章 涂层耐磨性能与结合强度实验研究
5.1 摩擦磨损性能及磨损机制
5.1.1 表面强化层的平均硬度
5.1.2 耐磨涂层磨损状况分析
5.1.3 磨痕形貌和磨损机制分析
5.2 熔覆层结合强度分析
5.2.1 熔覆层结合强度
5.2.2 断裂位置检测
5.2.3 断口形貌与断裂机理分析
5.3 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
附录 攻读硕士期间取得的成果
致谢
本文编号：3777282
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