TiC增强钴基合金激光熔覆层组织及性能的研究

发布时间：2017-08-25 08:34

  本文关键词：TiC增强钴基合金激光熔覆层组织及性能的研究

  更多相关文章： 激光熔覆 钴基合金 显微组织 耐磨性 耐腐蚀性

【摘要】：阀门经常处于一种较高温度和压力的环境下工作。加上阀门与自身接触面或流体中的杂质相互摩擦、挤压,以及流体的冲刷和腐蚀,使得阀门密封面产生损伤,导致阀门报废。采用激光熔覆工艺对阀门密封面进行表面强化处理,可以显著提高阀门的使用寿命,给社会带来巨大的经济效益。试验选取Stellite 6、Stellite F和Tribaloy 400三种钴基合金作为激光熔覆材料,并添加一定量的TiC进行增强,在304不锈钢表面制备了一系列钴基合金激光熔覆层。论文以激光熔覆层表面成形及稀释率为参考,发现激光功率为5KW,扫描速度为360mm/min时,获得的熔覆层质量较好。Stellite 6激光熔覆层组织主要由面心立方(fcc)结构的初生固溶体γ-Co相,以及少量Cr7C3、CrFe、Cr2Ni3、Co3W等相构成。添加TiC后,熔覆层主要组成相γ-Co相不变。Cr7C3相变成了Cr3C2和Cr23C6两相。Stellite F激光熔覆层主要由y-Co、Cr2Ni3和Ni17W3相构成,以及少量的Co7W6、Cr23C6、Ni3C等相。添加TiC后,熔覆层又生成了Cr3C、Co3Ti和TiC等相。Tribaloy 400激光熔覆层中主要由面心立方的y-Co、ε-(Co7Mo6)、Co2Mo3Si相构成。添加TiC后,熔覆层又出现了TiC、Cr23C6、Cr2Ti、Co3Ti、Co2Ti等相。Stellite 6熔覆层组织结构与Tribaloy 400相似,从熔覆层底部由下到上依次为平面晶、柱状晶、树枝晶、等轴晶。Stellite F激光熔覆层从由下到上依次由平面晶、树枝晶和等轴晶构成。添加TiC粉末后,在生成上述组织的同时,熔覆层内出现了大小不一、形状各异的块状相。当添加量达到20%时,熔覆层表面均匀布满块状相。其主要由TiC及新生成的钛的金属间化合物构成。三种钴基合金激光熔覆层中,Tribaloy 400熔覆层硬度最高,其平均硬度为567HV。常温磨损试验中,Stellite F激光熔覆层常温耐磨性能较好,磨损形式以黏着磨损为主。Stellite 6、Tribaloy 400激光熔覆层常温耐磨性能较差,磨损形式以磨料磨损为主。高温磨损试验中,304不锈钢摩擦系数最大。Stellite F激光熔覆层摩擦系数最小,约为0.771,磨损形式以黏着磨损为主。Stellite 6与Tribaloy 400摩擦系数相近,磨损形式也相同,均以磨粒磨损为主并伴有少量黏着磨损。这两种熔覆层高温耐磨性较好,高温磨损量仅为304不锈钢的1/5。在电化学试验中,Stellite 6和Stellite F激光熔覆层耐腐蚀性能较好。Tribaloy 400耐腐蚀性与304不锈钢近似。向三种钴基合金中添加少量TiC(添加量≤10%)时,激光熔覆层硬度不升反降,常温耐磨性能也变差,未展现出添加陶瓷相的强化效果。当TiC添加量达到20%时,激光熔覆层硬度得到显著提高,熔覆层平均硬度均在800HV以上。常温耐磨性能得到显著提升,常温耐磨性是304不锈钢的15倍以上。其磨损形式主要由黏着磨损和接触疲劳磨损构成。耐腐蚀性能与未添加TiC的熔覆层相比略有降低。
【关键词】：激光熔覆 钴基合金 显微组织 耐磨性 耐腐蚀性
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要9-11
• ABSTRACT11-14
• 第1章 绪论14-22
• 1.1 引言14-15
• 1.2 激光熔覆技术15-17
• 1.3 钴基合金熔覆层研究现状17-20
• 1.4 本课题研究目的与研究内容20-22
• 1.4.1 研究目的20
• 1.4.2 研究内容20-22
• 第2章 试验材料及方法22-28
• 2.1 试验材料22-24
• 2.1.1 母材22-23
• 2.1.2 熔覆材料23-24
• 2.2 试验设备及方法24-28
• 2.2.1 激光熔覆试验设备及工艺24-25
• 2.2.2 激光熔覆层微观组织研究方法及设备25-26
• 2.2.3 激光熔覆层性能测试方法及设备26-28
• 第3章 激光熔覆钴基合金的工艺研究28-34
• 3.1 工艺参数的重要性28-29
• 3.2 激光功率的确定29-30
• 3.3 扫描速度的确定30-32
• 3.4 熔覆层表面缺陷检测32
• 3.5 本章小结32-34
• 第4章 钴基合金激光熔覆层微观组织及结构34-58
• 4.1 Stellite 6系激光熔覆层34-43
• 4.1.1 Stellite 6系激光熔覆层物相组成34-36
• 4.1.2 Stellite 6系激光熔覆层微观组织36-43
• 4.2 Stellite F系激光熔覆层43-49
• 4.2.1 Stellite F系激光熔覆层物相组成43-45
• 4.2.2 Stellite F系激光熔覆层微观组织45-49
• 4.3 Tribaloy 400系激光熔覆层49-56
• 4.3.1 Tribaloy 400系激光熔覆层物相组成50-51
• 4.3.2 Tribaloy 400系激光熔覆层微观组织51-56
• 4.4 本章小结56-58
• 第5章 钴基合金激光熔覆层的性能58-78
• 5.1 钴基合金添加TiC激光熔覆层的显微硬度58-61
• 5.1.1 Stellite 6系激光熔覆层显微硬度58-59
• 5.1.2 Stellite F系激光熔覆层显微硬度59-60
• 5.1.3 Tribaloy 400系激光熔覆层显微硬度60-61
• 5.2 钴基合金添加TiC激光熔覆层常温耐磨损性能61-67
• 5.2.1 Stellite 6系激光熔覆层常温耐磨性能62-64
• 5.2.2 Stellite F系激光熔覆层常温耐磨性能64-66
• 5.2.3 Tribaloy 400系激光熔覆层常温耐磨性能66-67
• 5.3 钴基合金激光熔覆层高温耐磨损性能67-71
• 5.4 钴基合金添加TiC激光熔覆层耐腐蚀性能71-76
• 5.4.1 钴基合金激光熔覆层耐腐蚀性能71-73
• 5.4.2 Stellite 6添加TiC激光熔覆层耐腐蚀性能73-74
• 5.4.3 Stellite F添加TiC激光熔覆层耐腐蚀性能74-75
• 5.4.4 Tribaloy 400添加TiC激光熔覆层耐腐蚀性能75-76
• 5.5 本章小结76-78
• 第6章 结论78-80
• 参考文献80-86
• 致谢86-87
• 学位论文评阅及答辩情况表87

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