纳米SiC对激光重熔Fe/WC涂层组织及性能的影响研究

发布时间：2021-08-02 11:46

　　激光重熔技术能够有效降低等离子喷涂金属陶瓷涂层的孔隙率,使涂层的微观组织结构得到改善,结合界面由机械结合变成冶金结合,从而提高涂层的显微硬度和耐磨性能。然而,陶瓷材料和金属在物理、化学性能上的差异使得激光重熔金属陶瓷涂层也会存在微裂纹、微孔隙和涂层剥落等问题。纳米材料在性能上的各种优势使得科学家们通过各种方法制备出纳米结构涂层,用来改善激光重熔涂层所具有的问题。本文选择纳米SiC颗粒作为增加体,通过在等离子喷涂Fe/WC金属陶瓷涂层上预置一层纳米SiC粉末,然后再进行激光重熔,获得纳米结构涂层,以此来研究纳米SiC对涂层组织结构以及性能的改善机制。通过ANSYS有限元分析软件对纳米SiC颗粒在激光作用下的生长进行数值模拟,研究了激光重熔工艺参数对纳米SiC颗粒生长的影响,为后续实验时优化工艺参数并获得纳米结构涂层提供理论基础。通过分析金相、形貌、主要元素分布、物相和残余应力,研究了纳米SiC对涂层组织结构的改善机制。激光重熔时加入纳米SiC能够细化晶粒,降低涂层表面和截面的微孔隙和微裂纹,提高基体与涂层结合界面处的元素扩散能力,增加结合界面处的冶金结合强度,增加重熔层内部硬质合金相的含... 

【文章来源】：江西理工大学江西省

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

等离子喷涂的原理和结构示意图

图 1.1 等离子喷涂的原理和结构示意图子喷涂时喷射速度快，加热时间段，喷涂颗粒有些不能能与基体和周围的喷涂颗粒充分结合，以至于相互堆积孔隙，在温度降低之后，受应力集中的影响，极易使涂层和裂纹的存在使得气、液杂质很容易扩散到涂层内部，等离子喷涂时，喷涂颗粒层层堆积，微观结构上便表现不稳定，且基体与涂层以机械结合的方式存在，这使得涂发生粘着磨损和层状脱落，这些缺陷造成等离子喷涂涂层7,8]。为了解决等离子喷涂涂层的这些缺陷，扩大金属陶瓷涂采用激光重熔技术对等离子喷涂涂层进行二次处理是一 1.2 所示为激光重熔的示意图。

纳米陶瓷粒子一般拥有强度高、硬度高等特性，可无法直接通过纳米颗粒而是绕过它，进而形成位错表明[49]：纳米粒子的加入量越多，对位错运动的阻著，图 2.1 表征了纳米粒子的含量与金属材料强度在金属材料中的均匀分散，否则容易出现团聚，反以用 Gladman 公式（见公式2.1）进行表征，并用[50]： =10 5.72 3 2 12 —沉淀强化产生的屈服强度；—为剪切系数（对于铁素体， =80.26×103MPa）；—伯氏矢量； 为粒子半径；—沉淀粒子的体积分数。看出，纳米粒子的沉淀强化效果受纳米粒子的尺寸料中含量的影响。

【参考文献】：
期刊论文
[1]SiC颗粒尺寸对TiNi基熔覆层组织与性能的影响[J]. 孙琳,位超群,隋欣梦,陈卓,张维平.  中国激光. 2018(05)
[2]四氧化三铁纳米材料的制备与应用[J]. 朱脉勇,陈齐,童文杰,阚加瑞,盛维琛.  化学进展. 2017(11)
[3]激光重熔和纳米SiC对铁基WC涂层组织和性能的影响[J]. 赵运才,张继武.  激光与光电子学进展. 2017(11)
[4]扫描速度对激光重熔金属陶瓷涂层温度场的影响[J]. 赵运才,何文,张佳茹.  润滑与密封. 2017(10)
[5]激光熔覆自润滑复合涂层研究进展[J]. 房刘杨,姚延松,闫华,张培磊,秦阳,高秋实.  应用激光. 2017(03)
[6]等离子喷涂铁基合金涂层的研究进展[J]. 马旭,李文鹏,夏阳洋,王瑞,冯菊芳,张雪君,邢亚哲.  热加工工艺. 2017(04)
[7]热喷涂涂层与基体结合界面研究进展[J]. 柳建,孟凡军,殷凤良,陈永雄,梁秀兵.  材料工程. 2017(01)
[8]热喷涂纳米涂层20年回顾与展望[J]. 王铀.  表面技术. 2016(09)
[9]医用金属硬组织植入物表面纳米涂层研究[J]. 韩建业,余森,于振涛,牛金龙,刘春潮,刘汉源.  广东化工. 2016(15)
[10]TiO2纳米颗粒掺杂对Sn-3.0Ag-0.5Cu-xTiO2焊点界面Cu6Sn5 IMC晶粒生长的影响机理[J]. 唐宇,骆少明,王克强,李国元.  焊接学报. 2015(12)

博士论文
[1]SiC陶瓷及其复合材料的先驱体高温连接及陶瓷金属梯度材料的制备与连接研究[D]. 所俊.国防科学技术大学 2005

硕士论文
[1]等离子喷涂及激光重熔Al2O3-TiO2l涂层的性能研究[D]. 贾胜凯.山东大学 2015



本文编号：3317508