激光熔覆钴基合金加碳化钨混合粉末熔覆层性能的研究

发布时间：2017-03-22 21:13

  本文关键词：激光熔覆钴基合金加碳化钨混合粉末熔覆层性能的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：作为一种新兴的材料表面改性技术，激光熔覆由于可制备出性能优良的熔覆层而广泛应用于零件制造和修复领域。由激光熔覆制备出的金属-陶瓷复合涂层可以与基体形成牢固的冶金结合，，并且能够服役于极为苛刻的工况条件下。 本文以Co基合金与WC粉末作为熔覆材料，利用CO2激光器及侧向送粉装置在304不锈钢表面制备出了激光熔覆复合涂层。主要针对激光工艺参数和WC粉末含量对熔覆层的形貌、微观组织及性能的影响进行了研究。通过金相显微镜、扫描电子显微镜、能谱分析仪和X射线衍射仪分别对熔覆层的显微组织、成分分布及物相组成进行了详细分析；通过维氏硬度计对熔覆层的硬度及分布进行了检测分析；通过摩擦磨损试验机对不同WC含量的激光熔覆层的耐磨性进行了检测分析。 实验结果表明：激光功率增大时，熔覆层稀释率增大，硬度先增大后减小；扫描速度增大时，熔覆层组织变细，硬度先增大后减小；激光功率过大或扫描速度过慢都会使熔覆层发生过热，反之则使熔覆层表面粗糙，内部结合性差。随着WC含量的增大，熔覆层的组织由亚共晶组织最终过渡为过共晶组织，稀释率逐渐增大。0%WC的熔覆层是由γ-Co、M_7C_3、CoC_x和W_2C组成的；20%WC的熔覆层是由γ-Co、M_(23)C_6、CoC_x、M_7C_3、Co_3W_3C_6、W_2C和WC组成的；50%WC的熔覆层是由γ-Co、M_(23)C_6、CoC_x、M_7C_3、Co_3W_3C、Co_6W_6C、Fe_6W_6C、WC和W_2C组成的。熔覆层的硬度随着WC含量的增大而增大，当WC含量为60%时，熔覆层上部的硬度可达到1200Hv以上。熔覆层的耐磨性随着WC含量的增大而增大，当WC含量为50%时耐磨性最好，继续增大WC含量至60%时，熔覆层的耐磨性稍有下降。经分析，熔覆层中产生裂纹的根本原因是应力，且裂纹属于冷裂纹范畴。随着WC含量的增大，熔覆层的裂纹敏感性随之增大。通过对基体预热，可有效降低熔覆层的裂纹敏感性。
【关键词】：激光熔覆 钴基合金 显微组织 硬度 耐磨性
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TG174.4;TG665
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-31
• 1.1 激光表面改性技术11-19
• 1.1.1 激光熔覆技术12-14
• 1.1.2 激光熔覆技术的特点14-15
• 1.1.3 激光熔覆技术的应用15-17
• 1.1.4 激光熔覆技术存在的问题17
• 1.1.5 其它激光表面改性技术17-19
• 1.2 课题研究目的和内容19-21
• 1.2.1 课题研究目的19-20
• 1.2.2 课题研究内容20-21
• 1.3 激光熔覆材料及相关研究进展21-31
• 1.3.1 金属材料及相关研究进展21-24
• 1.3.2 陶瓷材料及相关研究进展24
• 1.3.3 金属-陶瓷复合材料及相关研究进展24-27
• 1.3.4 金属-碳化钨复合材料及相关研究进展27-31
• 第二章 实验材料、方法及设备31-39
• 2.1 实验材料31-32
• 2.1.1 基体材料31
• 2.1.2 熔覆材料31-32
• 2.2 实验设备32-35
• 2.2.1 激光器32-33
• 2.2.2 送粉系统33-34
• 2.2.3 水冷机组34-35
• 2.3 实验流程及方案设计35-37
• 2.3.1 实验流程35-36
• 2.3.2 实验方案的设计36-37
• 2.4 实验分析方法37-39
• 2.4.1 熔覆层的组织及物相分析37-38
• 2.4.2 熔覆层的性能分析38
• 2.4.3 熔覆层的缺陷检验38-39
• 第三章 激光熔覆层的显微组织研究39-66
• 3.1 激光熔覆熔池的形成过程39-44
• 3.1.1 激光熔覆熔池的对流机制及其影响因素39-41
• 3.1.2 熔覆层的组织凝固特点41-44
• 3.2 激光工艺参数对熔覆层的影响44-51
• 3.2.1 激光功率对熔覆层的影响45-50
• 3.2.2 扫描速度对熔覆层的影响50-51
• 3.3 WC 含量对熔覆层的影响51-65
• 3.3.1 WC 烧损形式及其制备过程51-54
• 3.3.2 WC 在熔覆层中的分布及形貌54-55
• 3.3.3 WC 含量对熔覆层稀释率的影响55
• 3.3.4 WC 含量对熔覆层组织的影响55-63
• 3.3.5 WC 含量对熔覆层物相组成的影响63-65
• 3.4 本章小结65-66
• 第四章 激光熔覆层的性能研究66-74
• 4.1 熔覆层的硬度分析66-69
• 4.1.1 工艺参数对熔覆层硬度的影响66-68
• 4.1.2 WC 含量对熔覆层硬度的影响68-69
• 4.2 熔覆层的耐磨性分析69-73
• 4.2.1 磨损试样的制备69
• 4.2.2 WC 含量对熔覆层耐磨性的影响69-73
• 4.3 本章小结73-74
• 第五章 激光熔覆层的裂纹研究74-85
• 5.1 降低熔覆层裂纹敏感性的相关研究74-75
• 5.2 熔覆层内裂纹的形成原因及其分类75-80
• 5.2.1 熔覆层内裂纹的形成原因75-77
• 5.2.2 熔覆层内裂纹的种类77-80
• 5.3 熔覆层中的裂纹分析80-81
• 5.4 基体预热法降低熔覆层裂纹敏感性81-84
• 5.5 本章小结84-85
• 第六章 结论85-86
• 参考文献86-90
• 在学研究成果90-91
• 致谢91

【参考文献】

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本文编号：262250