磁场和过渡层作用下激光熔覆Fe基非晶涂层的结构及性能研究

发布时间：2017-08-02 20:18

  本文关键词：磁场和过渡层作用下激光熔覆Fe基非晶涂层的结构及性能研究

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【摘要】：随着现代工业的发展,对机械产品零件的表面性能要求越来越高,不少工件要求在高速、高压、重载及腐蚀介质工况下可靠连续的工作。在普通金属材料表面制备复合材料涂层,可以改善材料的表面性能,延长机电产品的使用寿命、减少环境污染。非晶材料由于具有较高的硬度、强度及良好的耐腐蚀性,在材料表面改性领域具有潜在的应用价值。本文用激光作为热源,熔覆预涂覆在45钢表面的合金粉末,利用激光快速加热及冷却的特性,制备Fe基熔覆涂层。并对熔覆层的微观组织、非晶相、磁场和Ni-P过渡层对熔覆层的影响及熔覆层的磨损性能等进行了系统分析,研究了磁场和Ni-P过渡层对熔覆层的组织及性能的影响及规律。目前激光熔覆技术主要存在的问题为熔覆层均匀性和可控性差,生产效率低,粉末预置厚时往往会导致非晶熔覆层开裂,且晶化严重,同时技术仅使用于形状简单的平板、圆柱形零件。基于此我们创新性的提出了磁场辅助的激光熔覆技术,通过外加磁场将熔覆粉末吸附在待处理零件表面,然后进行激光熔覆,从而实现在复杂零件表面激光熔覆非晶涂层。鉴于此,本论文研究了磁场强度对熔覆层玻璃成形能力的影响规律,表征在电磁作用下的凝固特征、组织结构以及相应的机理。为后期电磁场在激光熔覆领域的工业应用提供理论基础。本论文所取得的结果如下:(1)目前直接激光熔覆非晶涂层无法获得完全的非晶相。沿涂层厚度方向可将涂层分为3个区域,依次为细小的不定型晶粒、针状晶粒和外延生长的树枝晶。同时在磁场的作用下,随着磁场强增加,激光熔覆层晶粒尺寸减小。(2)磁场使熔覆层组织均匀化,外加磁场使熔覆层硬度值沿涂层深度方向更加稳定。(3)在基体表面预镀一层Ni-P非晶层,激光熔覆后可以得到含非晶的熔覆层。随着磁场强度的增加,熔覆层中的非晶含量也相应的增加。(4)磁场的作用减弱了激光熔覆过程中熔体的流动,Ni-P熔覆层熔体阻隔非晶粉末熔体与基体熔体的混合,提高了熔覆层的玻璃成形能力。(5)在基体表面预镀一层Ni-P非晶层,激光熔覆后可以得到含非晶的熔覆层的摩擦系数明显变小,弯曲性能和抗冲击韧性也得到改善。
【关键词】：激光熔覆 Fe基非晶涂层 过渡层 组织 磁场
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 第一章 绪论13-25
• 1.1 引言13-14
• 1.2 非晶态合金材料14-19
• 1.2.1 非晶态合金发展14-17
• 1.2.2 Fe基非晶合金17-19
• 1.3 激光制备非晶涂层19-22
• 1.3.1 激光上釉20
• 1.3.2 激光熔覆20-22
• 1.4 激光熔覆Fe基非晶涂层22-23
• 1.5 本文的研究意义及主要内容23-25
• 1.5.1 本文的研究意义23-24
• 1.5.2 主要研究内容24-25
• 第二章试验材料及试验方法25-32
• 2.1 试验材料25-26
• 2.1.1 母材金属25
• 2.1.2 合金粉末25-26
• 2.2 试验原理及设备26-28
• 2.2.1 试验原理26-27
• 2.2.2 试验设备27-28
• 2.3 试验方法28-32
• 2.3.1 熔覆粉末的预置28-29
• 2.3.2 激光熔覆过程29-30
• 2.3.3 组织分析及性能测试30-32
• 第三章 磁场对激光熔覆Fe基非晶涂层的组织与性能的影响32-41
• 3.1 引言32
• 3.2 磁场强度对熔覆层组织的影响32-35
• 3.2.1 熔覆层的相结构32-33
• 3.2.2 磁场强度对熔覆层晶粒尺寸的影响33-35
• 3.3 磁场作用下熔覆层微观组织35-36
• 3.4 熔覆层中的偏析36-37
• 3.5 磁场强度对熔覆层硬度的影响37-40
• 3.6 小结40-41
• 第四章 过渡层对激光熔覆Fe基非晶涂层的影响41-47
• 4.1 引言41
• 4.2 实验方法41-43
• 4.3 过渡层对熔覆层结构的影响43-46
• 4.3.1 熔覆层的相结构43-44
• 4.3.2 熔覆层的微观形貌44-46
• 4.4 小结46-47
• 第五章过渡层和磁场对激光熔覆Fe基非晶涂层的共同影响47-64
• 5.1 引言47
• 5.2 实验47
• 5.3 熔覆层的结构分析47-55
• 5.3.1 熔覆层的相结构和微观结构47-50
• 5.3.2 熔覆层的元素分布50-54
• 5.3.3 熔覆层传质过程54-55
• 5.4 熔覆层显微硬度55-58
• 5.5 摩擦磨损性能58-60
• 5.6 冲击韧性60-61
• 5.7 弯曲性能对比分析61-62
• 5.8 小结62-64
• 第六章 总结与展望64-65
• 参考文献65-69
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单69-70
• 致谢70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

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本文编号：611052