钴基合金激光堆焊性能的研究

发布时间：2017-11-08 20:03

本文关键词：钴基合金激光堆焊性能的研究

【摘要】：激光堆焊是利用激光作为热源进行堆焊强化的一种表面改进技术，是对传统材料表面强化技术的补充和发展。激光堆焊凭借其堆焊层成分和稀释率可控、组织致密均匀、工艺过程易实现自动化等传统表面强化技术所无法比拟的优点，在材料表面强化处理方面近十来年倍受关注，应用前景光明。 SUS403马氏体不锈钢具有很强的抗高温耐腐蚀性能，Co基合金粉末具有很强的耐腐蚀、耐磨、耐高温性能，常用在极其恶劣的磨损环境中。本文以Co基合金粉末作为堆焊材料，利用6kW光纤激光器采用同步送粉方式在SUS403马氏体不锈钢表面制备出性能优良的激光堆焊层。主要对激光堆焊工艺参数、对堆焊层形貌、组织及性能的影响进行了研究，并通过激光显微镜、扫描电镜（SEM）、X-射线衍射分析仪（XRD）、能谱分析仪（EDS）、显微硬度计、摩擦磨损试验机对堆焊层的微观组织、相组成、微区成分、显微硬度和耐磨性能进行了观察研究。实验结果表明：在其他激光堆焊工艺条件保持不变的情况下，随着激光输出功率增大（1.4kW~4.0kW），堆焊层的熔宽增大，堆焊层余高先增大后减小；激光堆焊层的熔宽随着离焦量（0mm~21mm）的增大而增大。当激光输出功率过大或者扫描速度过小时，激光束对熔池的作用时间加长，基体表面易出现过热甚至过烧等现象；相反，当激光功率过小或扫描速度较快时，堆焊层表面会呈现不连续，有断续的小球状物出现甚至有夹杂等缺陷。当堆焊参数在合理范围时，可观察到堆焊层组织致密均匀，与母材呈良好的冶金结合。激光堆焊层的显微组织由亚共晶组织组成，其中亚共晶组织的初晶相由富Co的γ奥氏体组成；而共晶组织由富Co的γ奥氏体和复杂的碳化物硬质相（Cr23C6、CoCx、Co3W3C和WC）组成。在其他激光堆焊参数一定时，随着激光输出功率（2.0kW~3.6kW）或扫描速度（4.0mm/s~8.0mm/s）的增大，，激光堆焊层的维氏硬度均是先升高再降低，只有在适当的激光堆焊参数下才能制备出维氏硬度最佳的堆焊层。激光堆焊层中由于含有大量碳化物硬质相，不仅使工件表面硬度由200Hv提高到750Hv，而且使堆焊层的耐磨性能也提高了3倍以上。
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG456.7

【参考文献】

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