激光重熔工艺参数对喷涂Fe基Ni/WC涂层微观缺陷的抑制机制研究

发布时间：2021-05-22 03:01

　　大多数零件的失效都是由零件表面发生的磨损、腐蚀、压溃和扭曲甚至疲劳断裂所引起的。从表面开始并慢慢地向内部蔓延,逐渐地演变成各类裂纹源痕迹,最后导致断裂促使整个零件报废。采用等离子喷涂和激光重熔技术复合工艺对基材表面进行强化处理,可以有效地提高基材表面耐磨、耐高温和耐冲蚀等相关性能,促使更多高熔点高硬度材料被广泛应用,拓宽了材料使用范围。本文采用等离子喷涂设备在45钢表面上制备了Fe基Ni/WC涂层,再进行激光重熔处理。并建立三维有限元分析模型,探讨了激光重熔工艺参数对重熔过程温度场变化规律的影响,深入研究了激光重熔Fe基Ni/WC陶瓷涂层工艺参数优化的界面行为,并基于响应曲面法建立激光重熔工艺参数与涂层孔隙率之间预测模型。主要研究成果包括以下几方面:（1）通过热结构有限元基本理论,施加合理的热边界条件。计算出相应材料热物性参数,选取高斯移动热源模型。通过ANSYS有限元软件建立激光重熔三维温度场模型,得出了不同激光工艺参数下重熔过程温度场的变化情况。为后续章节中实验过程参数的优化提供了理论支撑。（2）采用SEM设备检测出喷涂层界面分布着较大的孔洞和明显的层间裂纹,表现为机械结合,经激光... 

【文章来源】：江西理工大学江西省

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究的背景和意义
    1.2 课题来源
    1.3 热喷涂技术
        1.3.1 等离子喷涂技术
        1.3.2 等离子喷涂存在的优点和不足
    1.4 激光表面改性技术
        1.4.1 激光重熔技术原理
        1.4.2 激光重熔工艺特点
        1.4.3 激光工艺参数对复合涂层质量影响
    1.5 激光重熔层微观缺陷的国内外研究现状
        1.5.1 激光重熔层微观缺陷产生的研究现状
        1.5.2 激光重熔层微观缺陷消除的研究现状
    1.6 激光重熔有限元模拟的研究现状
    1.7 研究的主要内容
第二章 实验材料、设备及方法
    2.1 实验材料
        2.1.1 基体材料的选择
        2.1.2 涂层材料的选择
    2.2 实验设备及过程
        2.2.1 等离子喷涂设备
        2.2.2 激光重熔设备
    2.3 组织与性能测试
        2.3.1 微观组织
        2.3.2 孔隙率测定
        2.3.3 显微硬度
        2.3.4 二次枝晶间距
    2.4 文章小结
第三章 基于ANSYS的激光重熔温度场有限元分析
    3.1 激光重熔温度场的热分析理论
    3.2 激光重熔有限元模型的建立
        3.2.1 模型建立及网格划分
        3.2.2 激光热源的确定
        3.2.3 材料热物性参数
        3.2.4 工艺参数的设置
    3.3 温度场分布
    3.4 激光功率对温度场的影响
        3.4.1 同一时刻的温度场分析
        3.4.2 不同节点的温度场分析
        3.4.3 实验验证
    3.5 扫描速度对温度场的影响
        3.5.1 同一时刻的温度场分析
        3.5.2 不同节点的温度场分析
        3.5.3 实验验证
    3.6 本章小结
第四章 激光重熔层工艺参数优化的界面行为研究
    4.1 等离子喷涂的微观形貌
    4.2 激光功率对重熔层界面微观组织及性能的影响
        4.2.1 微观形貌
        4.2.2 物相分析
        4.2.3 界面元素分布
        4.2.4 孔隙率分析
        4.2.5 显微硬度分析
    4.3 扫描速度对重熔层界面微观组织及性能的影响
        4.3.1 微观形貌
        4.3.2 物相分析
        4.3.3 界面元素分布
        4.3.4 枝晶生长行为
        4.3.5 显微硬度分析
    4.4 本章小结
第五章 基于响应曲面法的重熔层孔隙率工艺参数优化
    5.1 响应曲面方法概述
        5.1.1 响应曲面法的特点
        5.1.2 响应曲面法的分类
    5.2 试验设计与分析
        5.2.1 显著性分析与响应方程的建立
        5.2.2 孔隙率的响应曲面
        5.2.3 模型最优预测
    5.3 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 主要研究结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间的研究成果


【参考文献】：
期刊论文
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[2]等离子喷涂技术研究现状[J]. 朱昱,魏金栋,周燕琴,张宇,李小武,倪红军.  现代化工. 2016(06)
[3]等离子喷涂成形技术的研究现状和应用进展[J]. 徐玄,顾进跃,顾伟华,王跃明,熊翔,解路.  中国钨业. 2015(03)
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硕士论文
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本文编号：3200853