锆合金表面激光熔覆原位制备TiNZrN复合涂层的研究

发布时间：2017-08-16 08:51

  本文关键词：锆合金表面激光熔覆原位制备TiNZrN复合涂层的研究

  更多相关文章： 锆合金 激光熔覆 原位反应 显微组织 激光搭接扫描

【摘要】：本文采用激光原位熔覆技术,在锆合金表面制备Ti N/Zr N复合涂层,以改善锆合金作为核燃料包壳材料时的耐磨性与耐腐蚀性。分别采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计等设备对激光熔覆层的宏观形貌、显微组织形貌、物相成分、显微硬度等进行了检测分析,并初步研究了激光功率、扫描速度、搭接率等熔覆工艺参数对熔覆层质量的影响。完成的主要工作与得到的结论如下:(1)分析总结了激光熔覆直接制备陶瓷相复合涂层时容易出现的问题,提出了采用激光原位熔覆的方法制备复合涂层,以提高陶瓷相的稳定性及与基体的结合强度,达到提高熔覆层质量的目的。(2)通过对激光熔覆涂层材料的设计与激光工艺参数的优化,在锆合金基体表面激光熔覆原位制备出了Ti N/Zr N复合涂层。结果表明,熔覆层整体气孔和裂纹较少,且与基体呈良好的冶金结合;激光熔覆层的表层主要由树枝晶组成,中部既有枝晶组织又有部分颗粒组织,熔覆层的底部由更细小的颗粒组织和纤维组织组成,且熔覆层主要由Zr、Zr N、Ti N等相组成。激光熔覆层的显微硬度由表及里呈递减变化,熔覆层显微硬度最高值达到863 HV0.1,是锆合金基体(约为180 HV0.1)的4.8倍。(3)在单道激光熔覆以及大面积激光熔覆中,通过对激光工艺参数(主要为激光功率、扫描速度、搭接率等)对涂层质量影响的研究,分析了熔覆层表面形貌的变化规律。结果表明,随激光能量密度的提高,熔覆层的表面形貌逐渐变好;采用激光搭接扫描后,可以很好地改善熔覆层的表面形貌,且随着搭接率的增加,熔覆层的表面形貌得到提高。
【关键词】：锆合金 激光熔覆 原位反应 显微组织 激光搭接扫描
【学位授予单位】：南华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 课题研究的背景和意义10-11
• 1.2 锆合金表面改性技术11-14
• 1.3 锆合金表面激光原位熔覆制备涂层14-17
• 1.3.1 激光原位熔覆技术14-15
• 1.3.2 锆合金表面激光原位熔覆的材料选择15-17
• 1.4 主要研究内容与论文结构17-20
• 1.4.1 主要研究内容17-18
• 1.4.2 论文结构18-20
• 第2章 实验材料与方法20-26
• 2.1 实验材料20
• 2.2 激光熔覆实验方法20-22
• 2.2.1 实验设备20
• 2.2.2 粉末涂层制备20-21
• 2.2.3 激光熔覆工艺21-22
• 2.3 熔覆层的检测与分析22-23
• 2.3.1 检测试样制备22
• 2.3.2 熔覆层组织形貌及物相分析22-23
• 2.3.3 熔覆层显微硬度测试23
• 2.4 技术路线23-26
• 第3章 TiN/ZrN复合涂层激光原位熔覆制备及结果分析26-40
• 3.1 TiN/ZrN复合涂层的激光原位熔覆制备26
• 3.2 激光熔覆层不同工艺参数下的显微组织26-33
• 3.3 激光熔覆层的相结构分析33-35
• 3.4 激光熔覆层的显微硬度及强化机制分析35-39
• 3.4.1 激光熔覆层的显微硬度分析35-38
• 3.4.2 激光熔覆层中的强化机制分析38-39
• 3.5 本章小结39-40
• 第4章 TiN/ZrN复合激光熔覆层的质量初步优化40-48
• 4.1 激光熔覆层中气孔的产生及控制40-43
• 4.2 激光工艺参数对熔覆层表面质量的影响43-44
• 4.3 搭接率对熔覆层表面质量的影响44-47
• 4.3.1 激光熔覆多道搭接工艺44-45
• 4.3.2 激光熔覆多道搭接对熔覆层表面质量的影响45-47
• 4.4 本章小结47-48
• 第5章 总结与展望48-50
• 5.1 主要研究结论48-49
• 5.2 主要创新成果49
• 5.3 研究工作展望49-50
• 参考文献50-55
• 作者攻读学位期间的科研成果55-56
• 致谢56

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 马琳;原津萍;张平;赵军军;;多道激光熔覆温度场的有限元数值模拟[J];焊接学报;2007年07期

2 陈列;谢沛霖;;齿面激光熔覆中的防边缘塌陷工艺研究[J];激光技术;2007年05期

3 孙会来;赵方方;林树忠;齐向阳;;激光熔覆研究现状与发展趋势[J];激光杂志;2008年01期

4 陈志坤;刘敏;曾德长;马文有;;激光熔覆裂纹的产生原因及消除方法探究[J];激光杂志;2009年01期

5 郑晖;韩志仁;陈江;王国栋;;采用激光熔覆方法校轴的试验研究[J];东北大学学报(自然科学版);2010年12期

6 朱晨光;孙耀宁;于青;;激光熔覆温度场的数值模拟研究进展[J];热加工工艺;2012年08期

7 周思华;郭艳花;晁明举;刘奎立;;金属表面激光熔覆处理技术的研究[J];周口师范学院学报;2013年05期

8 郭伟,徐庆鸿,田锡唐;激光熔覆的研究发展状况[J];宇航材料工艺;1998年01期

9 郭伟,徐庆鸿,田锡唐;激光熔覆的研究发展状况[J];宇航材料工艺;1998年02期

10 李必文,石世宏,王新林;激光熔覆化工阀门的实验与质量控制[J];热加工工艺;2000年01期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 邓琦林;谢安宁;周广才;;激光熔覆修复技术的基础试验研究[A];2005年中国机械工程学会年会论文集[C];2005年

2 邓琦林;谢安宁;周广才;;激光熔覆修复技术的基础试验研究[A];2005年中国机械工程学会年会第11届全国特种加工学术会议专辑[C];2005年

3 邓琦林;谢安宁;周广才;;激光熔覆修复技术的基础试验研究[A];2005年中国机械工程学会年会论文集第11届全国特种加工学术会议专辑[C];2005年

4 张万红;方亮;赵刚;;液相分散沉降法制备激光熔覆预涂涂层的研究[A];第五届全国表面工程学术会议论文集[C];2004年

5 陈畅源;邓琦林;葛志军;;激光熔覆中的应力研究[A];上海市激光学会2005年学术年会论文集[C];2005年

6 邓琦林;;舰船关键零件的激光熔覆修复[A];第13届全国特种加工学术会议论文集[C];2009年

7 王明娣;刘秀波;郭开波;宋成法;傅戈雁;石世宏;;激光熔覆成形件的应力分析与裂纹控制[A];第14届全国特种加工学术会议论文集[C];2011年

8 王永峰;田欣利;薛春芳;;送粉式激光熔覆能量利用率的分析模型[A];第十届全国特种加工学术会议论文集[C];2003年

9 黄延禄;杨永强;;双方程边界耦合法激光熔覆传质过程数值模拟[A];中西南十省区（市）焊接学会联合会第九届年会论文集[C];2006年

10 刘继常;;激光熔覆工艺理论与试验研究[A];第15届全国特种加工学术会议论文集（下）[C];2013年

中国重要报纸全文数据库 前4条

1 翟扬;激光熔覆硼、钛材料市场海阔天空[N];中国有色金属报;2003年

2 汤兆宏;激光熔覆专利技术修复绥中电厂80万千瓦汽轮机围带铆钉损伤[N];中国电力报;2008年

3 记者 赵静;激光熔覆术成功再造煤矿机械[N];中国煤炭报;2013年

4 本报记者 汤兆宏;成功修复宝钢自备电厂35万千瓦汽轮机缸体[N];中国电力报;2008年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 赵彦华;KMN钢压缩机叶片激光熔覆修复及后续加工特性研究[D];山东大学;2015年

2 闫晓玲;激光熔覆再制造零件超声检测数值模拟与实验研究[D];北京理工大学;2015年

3 熊征;激光熔覆强化和修复薄壁型零部件关键技术基础研究[D];华中科技大学;2009年

4 黄凤晓;激光熔覆和熔覆成形镍基合金的组织与性能研究[D];吉林大学;2011年

5 张庆茂;送粉激光熔覆应用基础理论的研究[D];中国科学院长春光学精密机械与物理研究所;2000年

6 张三川;送粉激光熔覆陶瓷掺杂复合涂层技术及涂层成形机理研究[D];郑州大学;2002年

7 李明喜;钴基合金及其纳米复合材料激光熔覆涂层研究[D];东南大学;2004年

8 郑敏;钛合金表面激光熔覆制备生物陶瓷涂层及其生物活性研究[D];兰州理工大学;2008年

9 王明娣;基于光内送粉的激光熔覆快速制造机理与工艺研究[D];南京航空航天大学;2008年

10 李嘉宁;钛合金激光熔覆Ti-Al/陶瓷复合涂层组织结构与耐磨性的研究[D];山东大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 许波;面向绿色再制造的单道激光熔覆几何特征的研究[D];南京航空航天大学;2011年

2 卢云龙;激光熔覆硅化物三元合金涂层的组织与性能研究[D];上海工程技术大学;2015年

3 付志凯;轮轨材料激光溶覆Fe基合金涂层的微观组织与磨损性能研究[D];西南交通大学;2015年

4 李培源;钢材表面非晶化工艺与性能研究[D];南京理工大学;2015年

5 杭小琳;激光铣削对激光熔覆成形件的整形机理和试验研究[D];苏州大学;2015年

6 梁斌;基于大功率半导体激光熔覆的环模再制造研究[D];燕山大学;2015年

7 相占凤;添加固体润滑剂hBN的钛合金激光熔覆高温耐磨复合涂层研究[D];苏州大学;2015年

8 邓居军;磁化—激光熔覆复合技术强化与修复零部件表面性能的研究[D];江西理工大学;2015年

9 艾铭杰;Cr12MoV模具钢表面激光熔覆层组织及性能研究[D];山东大学;2015年

10 赵文雨;2Cr12MoV表面激光熔覆Stellite 6涂层的组织及性能研究[D];上海交通大学;2015年

，

本文编号：682350