激光熔覆Co基合金熔覆层工艺及其性能研究

发布时间：2017-07-07 16:08

  本文关键词：激光熔覆Co基合金熔覆层工艺及其性能研究

  更多相关文章： 激光熔覆 钴基合金 组织性能 再制造

【摘要】：激光熔覆技术是一种先进的表面改性技术,能够在成本较低的基材表面熔覆一层高性能的涂层,以提高材料表面的耐高温、耐磨损、耐氧化等性能。钴基粉末综合性能优良,其激光熔覆涂层有着极好的耐磨损、耐腐蚀性能,特别是在高温条件下还能保持较高的硬度和较强的耐磨性。本文设计配制了耐高温磨损粉末WC/TZ303钴基合金粉末,通过试验确定了其最优的工艺参数并对其组织和性能进行了分析,主要内容如下:设计配制了耐高温磨损钴基合金粉末WC/TZ303。运用大功率半导体激光器对WC/TZ303钴基合金粉末进行了工艺参数试验,并确定其最优工艺参数组合,制备了WC/TZ303钴基合金粉末激光熔覆层,分析了工艺参数对激光熔覆层宏观形貌的影响。同时,制备了市场中最常用的Stellite6钴基合金粉末激光熔覆层。在宏观形貌方面,对两种合金的熔覆质量进行了对比分析,两种熔覆层都呈现较亮的金属光泽,但是相对于WC/TZ303钴基合金熔覆层,Stellite6钴基合金熔覆层表面有少量的气孔和微裂纹,整体上不如WC/TZ303钴基合金熔覆层表面平整。运用大功率半导体激光器熔覆时,Al2O3并不能减少Stellite6钴基合金熔覆表面的宏观缺陷。对两种熔覆层进行了组织和性能的对比分析,试验结果表明:Stellite6钴基合金粉末熔覆层的抗拉伸性能和韧性要略优于WC/TZ303钴基合金粉末激光熔覆层;Stellite6钴基合金粉末微观组织相对于WC/TZ303钴基合金粉末的微观组织粗大,且明显能看到孔洞缺陷;WC/TZ303钴基合金粉末激光熔覆层在硬度和耐磨性方面都明显优于Stellite6钴基合金粉末。但是因为WC/TZ303钴基合金粉末中含有WC颗粒,在提高熔覆层硬度和耐磨性的同时会使其韧性有略微的下降。运用WC/TZ303钴基合金粉末对破损的辊道辊进行了修复与再制造研究。通过试验确定了在辊道辊表面熔覆WC/TZ303钴基合金粉末的最优工艺参数,并且制定了试验方案。对熔覆后的辊道辊进行了探伤和性能研究,结果表明:辊道辊表面没有显微裂纹的产生,并且修复后的辊道辊表面硬度和耐磨性均满足再制造的要求。
【关键词】：激光熔覆 钴基合金 组织性能 再制造
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 课题研究背景及意义10-11
• 1.2 激光熔覆研究现状11-16
• 1.2.1 激光熔覆技术11-12
• 1.2.2 激光熔覆工艺的研究12-14
• 1.2.3 激光熔覆装置的研究14-16
• 1.3 激光熔覆技术存在的问题及课题来源16-17
• 1.3.1 激光熔覆技术存在的问题16
• 1.3.2 课题来源16-17
• 1.4 本文的主要研究内容17-18
• 第2章 激光熔覆钴基合金实验研究18-37
• 2.1 引言18
• 2.2 钴基合金粉末的制备18-21
• 2.2.1 激光熔覆合金粉末设计原则18-19
• 2.2.2 激光熔覆合金粉末19-20
• 2.2.3 钴基合金粉末的设计20-21
• 2.3 激光熔覆设备21-24
• 2.4 激光熔覆层质量控制24-26
• 2.4.1 裂纹的产生与控制24-25
• 2.4.2 气孔的产生与控制25-26
• 2.4.3 结合强度的控制26
• 2.5 激光熔覆工艺参数的研究26-34
• 2.5.1 稀释率对熔覆层质量的影响26-28
• 2.5.2 激光功率对熔覆层质量的影响28-29
• 2.5.3 扫描速度对熔覆层质量的影响29-31
• 2.5.4 搭接率对熔覆层质量的影响31-32
• 2.5.5 送粉速度对熔覆层质量的影响32-34
• 2.6 Co基合金粉末熔覆层的制备34-36
• 2.6.1 WC/TZ303熔覆层的制备34
• 2.6.2 Stellite6激光熔覆层的制备34-36
• 2.7 本章小结36-37
• 第3章 激光熔覆层性能研究37-55
• 3.1 前言37
• 3.2 力学性能分析37-44
• 3.2.1 拉伸性能测试37-39
• 3.2.2 冲击韧性试验39-40
• 3.2.3 摩擦磨损试验40-44
• 3.3 激光熔覆层的微观性能分析44-50
• 3.3.1 激光熔覆的快速凝固理论44
• 3.3.2 金相组织分析44-48
• 3.3.3 XRD衍射试验48-49
• 3.3.4 断口分析49-50
• 3.4 硬度测试50-54
• 3.4.1 宏观硬度试验50-51
• 3.4.2 显微硬度51-54
• 3.5 本章小结54-55
• 第4章 辊道辊再制造研究55-65
• 4.1 引言55
• 4.2 辊道辊失效形式的研究55-57
• 4.3 辊道辊的激光熔覆再制造研究57-63
• 4.3.1 辊道辊再制造技术57-58
• 4.3.2 辊道辊再制造技术存在的问题及发展方向58-59
• 4.3.3 辊道辊的激光熔覆试验59-60
• 4.3.4 40Cr激光熔覆层性能的研究60-63
• 4.4 辊道辊的激光熔覆再制造63-64
• 4.5 本章小结64-65
• 结论65-67
• 参考文献67-71
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果71-72
• 致谢72

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 林立，薛群基;碳化铬金属陶瓷熔覆层的组织及性能研究[J];甘肃工业大学学报;1995年01期

2 石皋莲;石世宏;肖军艳;王晨;张甲;;环形激光占空比变化对熔覆层质量影响研究[J];热加工工艺;2013年20期

3 毛怀东;张大卫;刘泽福;;激光熔覆层网状添加物对裂纹控制的影响[J];天津大学学报;2008年05期

4 张昕;姜海;程华;孔德新;;宽带电弧熔覆层的缺陷控制[J];中国表面工程;2012年01期

5 林立，，薛群基;自蔓延高温合成碳化铬金属陶瓷熔覆层[J];稀有金属材料与工程;1995年01期

6 刘喜明,连建设,赵宇;氩弧熔覆层的强化和耐磨性[J];机械工程材料;2000年03期

7 陈静,杨海欧,李延民,黄卫东;激光快速成形过程中熔覆层的两种开裂行为及其机理研究[J];应用激光;2002年03期

8 吴玉萍,李惠琪;稀土和工艺参数对等离子体熔覆层质量的影响[J];金属热处理;2002年04期

9 陈静,林鑫,王涛,杨海欧,黄卫东;316L不锈钢激光快速成形过程中熔覆层的热裂机理[J];稀有金属材料与工程;2003年03期

10 郝建军,马跃进,杨欣,刘俊峰;火焰熔覆镍基/铸造碳化钨熔覆层在犁铧上的应用[J];农业机械学报;2005年11期

中国重要会议论文全文数据库 前4条

1 王忠柯;郑启光;王涛;辜建辉;陶星之;潘清跃;石世宏;;激光表面熔覆层凝固组织特征形成过程[A];湖北省激光学会论文集[C];2000年

2 林立;薛群基;刘惠文;;碳化铬SHS熔覆层的磨料磨损机理研究[A];第六届全国摩擦学学术会议论文集（下册）[C];1997年

3 丁阳喜;王炳;;T10钢表面激光熔覆Ni60-La_2O_3熔覆层性能研究[A];第13届全国特种加工学术会议论文集[C];2009年

4 刘敬巍;于凡;李晓燕;;轴类零部件感应熔铸合金层修复工艺研究[A];走中国特色农业机械化道路——中国农业机械学会2008年学术年会论文集（上册）[C];2008年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 李煜;功能性耐材支撑钢铁节能新突破[N];中国冶金报;2013年

中国博士学位论文全文数据库 前9条

1 杨荣娟;火电厂用钛合金的表面改性及其表面失效特性研究[D];华北电力大学(北京);2014年

2 赵丽萍;耐磨损、耐腐蚀熔覆层的制备及其特性研究[D];华北电力大学;2012年

3 黄永俊;激光—感应复合熔覆工艺及机理研究[D];华中科技大学;2009年

4 陆伟;激光熔覆高速线材轧辊熔覆层开裂问题的研究[D];北京工业大学;2006年

5 赫庆坤;抽油泵柱塞表面激光合成TiC/NiCrBSi熔覆层研究[D];中国石油大学;2009年

6 国礼杰;等离子原位合成Fe基硼化物陶瓷熔覆层的研究[D];天津大学;2014年

7 杜宝帅;激光熔覆原位合成陶瓷相增强Fe基熔覆层研究[D];山东大学;2009年

8 朱庆军;Fe基非晶—纳米晶激光熔覆涂层研究[D];山东大学;2008年

9 董丹阳;钢的激光辅助渗硅过程与组织性能[D];东北大学;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 张喜冬;真空熔覆碳化钨增强镍基合金熔覆层组织及性能的研究[D];郑州大学;2015年

2 张光耀;铝合金表面激光熔覆稀土+Ni60合金涂层的研究[D];桂林电子科技大学;2015年

3 董梁;高速钢表面焊丝激光熔覆工艺及熔覆层性能研究[D];大连海事大学;2015年

4 石君齐;Ni基+陶瓷复合激光熔覆层的微观组织及性能[D];山东大学;2015年

5 王静;激光熔覆制备铁铝金属间化合物及其组织与性能研究[D];山东大学;2015年

6 周晓婷;CeO_2添加量对WC增强Ni基激光熔覆层组织和性能的影响[D];辽宁科技大学;2015年

7 史辰露;Mo-Nb系合金熔覆层的制备及其特性研究[D];华北电力大学;2015年

8 考锡俊;基于锥齿轮热锻模具的激光修复技术研究[D];辽宁工业大学;2016年

9 张吉庆;45号钢激光熔覆技术研究[D];辽宁工业大学;2016年

10 刘贤德;基于钛合金（TC4）材料的激光修复技术研究[D];辽宁工业大学;2016年

本文编号：530868