基于团簇模型设计的(Fe,Co,Ni)-B基非晶合金及其在45钢表面激光熔覆的研究

发布时间：2024-06-14 02:51

　　非晶合金具有高的强度、硬度、良好的耐磨性和耐蚀性等,但非晶态的获取通常需要严格的控制合金成分区间以及达到极高的冷却速率(105 K/s)。通常情况下,大部分的二元或三元体系的非晶合金往往只能形成厚度以微米计量的薄带状成品,其三维尺寸远达不到块体材料的标准,因而制约了非晶合金在结构材料中的应用。激光熔覆是表面快速加工的重要技术手段之一,其本质是远离平衡态的快速加热以及快速冷却的综合物理冶金过程。以往大量使用硬质材料作为熔覆母材,其成分和组织的不均匀性是激光熔覆需要克服的主要缺点。而利用非晶合金作为熔覆材料母材至少带来两方面优势:首先,非晶合金可以提供成分和组织均匀的熔覆材料,无论是粉末还是条带状态均有利于后续熔覆工艺的控制,具有优良的熔覆性能;其次,采用价格低廉的(Fe,Co,Ni)-B基非晶合金可以在绝大部分金属基体表面大面积制备出合金涂层,特别是含有非晶和晶化相的复相涂层具有很好的减磨性和耐磨性能,因此非晶态熔覆合金的研发和制备得到表面工程技术领域的广泛重视。本文试图研究3d过渡族金属TM(Fe,Co,Ni)加类金属M(B,Si)体系的非晶合金及其熔覆行为。采用团簇加连接原子模型对(...

【文章页数】：129 页

【学位级别】：博士

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摘要
ABSTRACT
主要符号表
1 绪论
    1.1 非晶合金
        1.1.1 非晶合金的发展历史
        1.1.2 非晶合金的分类
        1.1.3 非晶合金的形成能力
        1.1.4 非晶合金的原子结构
        1.1.5 非晶合金的成分设计
        1.1.6 非晶合金的性能及应用
    1.2 激光熔覆
        1.2.1 激光熔覆材料
        1.2.2 激光熔覆工艺
        1.2.3 激光熔覆非晶合金的研究现状
    1.3 论文立题依据与主要内容
2 实验材料与方法
    2.1 原材料
        2.1.1 基体材料
        2.1.2 母合金原料
    2.2 样品制备
        2.2.1 熔覆母合金
        2.2.2 条带样品
        2.2.3 熔覆粉末
    2.3 激光熔覆
    2.4 材料表征与性能测试
        2.4.1 X射线衍射
        2.4.2 光学显微镜
        2.4.3 扫描电子显微镜
        2.4.4 电子探针
        2.4.5 热学测试
        2.4.6 显微硬度实验
        2.4.7 摩擦磨损测试
3 (Fe,Co,Ni)-B基非晶合金的团簇加连接原子模型
    3.1 团簇
        3.1.1 Fe-B二元合金体系的团簇
        3.1.2 Co-B二元合金体系的团簇
        3.1.3 Ni-B二元合金体系的团簇
    3.2 团簇加连接原子模型
    3.3 非晶合金团簇式
        3.3.1 (Fe,Co,Ni)-B二元非晶团簇式
        3.3.2 Fe₇₅B₁₅Si₁₀非晶团簇式
    3.4 本章小结
4 铁基Fe-B-Si非晶复合材料的激光熔覆
    4.1 非晶粉末形貌
    4.2 非晶条带热稳定性分析
    4.3 熔覆材料XRD分析
    4.4 熔覆层组织形貌
    4.5 熔覆层元素分布
    4.6 硬度及摩擦磨损
    4.8 本章小结
5 激光熔覆Co_61.2B_26.2Si_7.8Ta_4.8合金涂层组织与性能分析
    5.1 Co基非晶熔覆合金
    5.2 激光熔覆Co基非晶合金涂层的显微组织
    5.3 激光功率对微观组织的影响
    5.4 激光功率对显微硬度的影响
    5.5 激光功率对摩擦学性能的影响
    5.6 本章小结
6 Ni对激光熔覆Co基合金涂层组织与性能影响
    6.1 Ni含量对合金涂层显微组织的影响
    6.2 Ni含量对合金涂层力学性能的影响
        6.2.1 Ni含量对合金涂层显微硬度的影响
        6.2.2 Ni含量对合金涂层摩擦磨损性能的影响
    6.3 本章小结
7 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 创新点
    7.3 展望
参考文献
附录A:原子和离子半径
附录B:混合焓表
攻读博士学位期间科研项目及科研成果
致谢
作者简介



本文编号：3994034