鈦合金（TC4）因其優(yōu)越的比強(qiáng)度、抗腐蝕性能以及抗氧化性能,廣泛應(yīng)用于航空航天、機(jī)械化工以及醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域,但是鈦合金表面硬度低、耐磨性差,降低了鈦合金的應(yīng)用價(jià)值。為了解決鈦合金硬度低、耐磨性差的問題,本文采用激光熔覆的方法制備了鈦合金增強(qiáng)復(fù)合涂層,通過有限元軟件FLUENT分析激光熔覆熔池溫度場和熔體流動(dòng),同時(shí)利用激光熔覆實(shí)驗(yàn)在鈦合金表面成功制備了Ti/TiB的復(fù)合涂層,并觀察熔覆層的宏觀形貌,分析其微觀組織,測試涂層硬度和摩擦磨損性能,主要結(jié)論如下:（1）分析了激光熔覆熔池溫度場典型特征和不同工藝參數(shù)下的溫度變化情況,討論了熔池的冷卻速度。結(jié)果表明:激光熔覆形成的溫度場呈橢圓分布,符合連續(xù)激光加工的特征。熔池的溫度隨著激光功率的增大而升高,隨著掃描速度的增加而降低。相對于激光功率而言,掃描速度變化對溫度的影響不如激光功率明顯。激光功率不變,增大掃描速度,熔池冷卻速度增大;隨著熔池深度增加,冷卻速度和溫度梯度均增大。（2）研究了激光熔覆的流場特征,討論了激光工藝參數(shù)對流速變化的影響。結(jié)果表明:Marangoni流影響下,熔池表面的熔體流向?yàn)閺较蛳蛲?形成兩個(gè)方向相反的渦流,并在表面引發(fā)... 

【文章來源】：江蘇大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

Gauss熱源熱流分布圖

鈦合金是在鈦的基礎(chǔ)加入其它元素的合金，化學(xué)成分見表 2.1。鈦合金有同素異形體，在 882℃以下為密排六方的 α 鈦，在 882℃以上為體心立方。本實(shí)驗(yàn)激光熔覆所用的基體材料為鈦合金 TC4，(Ti-6Al-4V)，實(shí)驗(yàn)所用的尺寸為 50 mm×50 mm×3 mm，將用線切割機(jī)切割成實(shí)驗(yàn)所需的試樣，分別不同 180、360#的 SiC 砂紙打磨去除鈦合金表面的氧化皮，并用 1000、15 SiC 砂紙使得試樣表面光滑平整，再用酒精擦拭待加工表面，并吹干表面表 2.1 TC4(Ti-6Al-4V)合金的化學(xué)成分(質(zhì)量百分比)Table 2.1 The chemical composition of Ti-6Al-4V (TC4) alloy(wt.%)Al V Fe C Si O Others T.5~6.8 3.6~4.5 ≤0.30 ≤0.10 ≤0.15 ≤0.20 ≤0.40 B.3.2 熔覆材料本次實(shí)驗(yàn)所采用的熔覆材料為 Ti 粉和 TiB 粉末，Ti 粉的純度為 99.99%為 75-150 μm，TiB 粉純度為 99.99%，尺寸為 75-150 μm。圖 2.2 為 TiB 粉

激光熔覆的實(shí)驗(yàn)設(shè)備為江蘇科技大學(xué)所提供的 YLS 光纖系列激光器，該激光器的最大輸出功率為 4000 W，波長為 1.06 μm，光纖直徑為 800 μm，實(shí)驗(yàn)過程采用氬氣保護(hù)系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)輔助控制程序，該激光器的設(shè)備裝置如圖2.3所示。圖 2.3 激光熔覆實(shí)驗(yàn)裝置圖：(a) KUKA 機(jī)器人；(b) IPG 4 kW 光纖激光器Fig. 2.3 Experiment device of laser cladding: (a) KUKA robot; (b) IPG 4 kW fiber laser2.3.4 X 射線衍射分析采用 D8 ADVANCE X 射線衍射儀分析熔覆層的物相，設(shè)備的參數(shù)如下：X射線選用 Cu 靶，該射線管的工作電壓為 35 KV，加速電壓為 40 KV，該儀器如


本文編號：3114415