稀土氧化物对激光熔覆718合金熔覆层组织与性能的影响

发布时间：2020-08-05 15:20

【摘要】：激光熔覆技术由于具有对基体材料的热影响作用小,基体变形程度小和生产效率高等特点,被广泛用于复合涂层、多金属涂层零件的制备以及易损零件的修复再制造领域。718合金具有较好的高温强度、高的抗氧化性、耐腐蚀性等优异性能,被广泛应用于航空发动机、燃气轮机、涡轮发动机等最热端零部件,通常使用工况环境非常恶劣,改善其性能也显得极为重要,因此将激光熔覆技术引进718合金零件的表面修复、表面改性以及再制造领域,可以获得较好的经济效益。稀土氧化物具有净化、变质、改善组织以及合金化等优良作用,用稀土氧化物对激光熔覆718合金进行改性,可以提高合金的耐蚀性、高温抗氧化性等。本文采用激光熔覆的方法在45钢基体上获得分别添加有不同含量稀土氧化物Ce O_2和La_2O_3的Inconel718合金熔覆层,通过SEM、EDS、OM及X射线衍射对718合金熔覆层的微观组织、形貌、物相结构、熔覆层与基体结合处的元素含量变化、成分分布及组织特征对等进行了研究分析。对熔覆层的显微硬度进行了检测,并对718合金熔覆层在1000℃高温环境下的抗氧化性能、室温酸性环境下的耐腐蚀性能进行了测试,分析讨论了稀土氧化物的添加对激光熔覆718合金熔覆层组织和性能的影响。结果表明:1.在718合金粉末中添加两种不同类型的稀土氧化物Ce O_2和La_2O_3得到的熔覆层与基体45钢均能够形成良好的冶金结合,加入稀土氧化物后得到的718合金熔覆层表面质量显著优化,组织也更加的均匀致密,熔覆层中生成的Laves相含量降低,说明加入稀土氧化物后熔覆层中的Nb偏析现象得到了减弱。2.添加两种不同类型的稀土氧化物Ce O_2和La_2O_3得到的718合金激光熔覆层,物相组成结构发生了明显的变化,表现在:未添加稀土氧化物的718合金熔覆层主要由(Fe,Ni)、Cu_(3.8)Ni、Cu Ni_2Ti、(Nb_(0.03)Ti_(0.97))Ni_3等铁、铜、钛和铌等元素的化合物组成;添加了稀土氧化物La_2O_3得到的熔覆层中出现了Cu_4Ti_3、La_5Si_3以及其他La的化合物等新相;添加了稀土氧化物Ce O_2的熔覆层除了(Fe,Ni)、Cu_(3.8)Ni、Cu Ni_2Ti、(Nb_(0.03)Ti_(0.97))Ni_3等化合物,还生成了微量的Cu_(3.8)Ni以及Ce的化合物等新相。同时相比未添加稀土氧化物的熔覆层,添加0.7%La_2O_3后,促进熔覆层中Fe,Cr,Mo向基体区域扩散,而Ni,Nb向熔覆层区域扩散;添加0.6%Ce O_2后,促进熔覆层中Fe,Cr元素向熔覆层区域扩散,并且两种元素的含量呈降低趋势,而熔覆层区域Ni,Mo,Nb元素含量高于基体区域。加入稀土氧化物激光熔覆718合金熔覆层表面的显微硬度明显提升,且硬度变化趋于均匀稳定。3.经1000℃、100h高温氧化后,与未添加稀土氧化物的熔覆层相比,加入稀土氧化物Ce O_2和La_2O_3的合金熔覆层表面形成了厚度均匀、组织致密的氧化膜,主要物相组成为(Ni,Zn,Fe)Fe_2O_4、(Ni,Co)Cr_2O_4、Cu Mn_2O_4等尖晶石结构氧化物,熔覆层氧化增重曲线变化比较平缓,表明加入稀土氧化物可以显著提高激光熔覆718合金熔覆层的高温抗氧化性。且La_2O_3含量为0.7%和Ce O_2含量为0.6%时熔覆层的高温抗氧化性能最优。4.室温5%稀硫酸环境下,与未添加稀土氧化物的718合金熔覆层相比,加入稀土氧化物Ce O_2和La_2O_3后使得熔覆层的耐酸腐蚀性显著增强,且La_2O_3含量为0.7%和Ce O_2含量为0.6%时熔覆层耐腐蚀性能最优。综合分析不同稀土氧化物的类型和含量对激光熔覆718合金熔覆层组织和性能的影响,适当含量稀土氧化物的添加,对提高熔覆层的表面质量、改善铌的偏析、提高熔覆层高温抗氧化性和耐酸腐蚀性能有益。相比其他稀土氧化物含量,添加0.7%wt.的La_2O_3和0.6%wt.的Ce O_2时熔覆层的综合性能最好,且前者的综合性能高于后者的。
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG174.44

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本文编号：2781671