本文選題：激光熔覆 + 預(yù)置涂層　； 參考：《上海工程技術(shù)大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：鈦合金因具有低密度,耐腐蝕性,耐高溫等機(jī)械性能而被廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域。但是由于鈦合金低硬度、低耐磨損性能的缺陷,大大限制了其應(yīng)用領(lǐng)域。表面改性技術(shù)中,激光熔覆由于其特性而被廣泛關(guān)注,它作為一種優(yōu)良的表面工程技術(shù),可以有效提高其表面性能。對(duì)于涂層的質(zhì)量,眾所周知,預(yù)置涂層厚度是影響涂層質(zhì)量的一個(gè)重要因素,它直接決定了最終的涂層厚度,影響其作為摩擦組件的使用壽命。此外,預(yù)置層厚度會(huì)影響涂層稀釋率從而影響熔池的化學(xué)成分。因此,從而影響涂層的微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能。然而,由于預(yù)置涂層厚度的不可控性,關(guān)于預(yù)置涂層厚度與涂層組織演變和機(jī)械性能之間的研究很少。本文中采用一種新方法以精確控制預(yù)置層的厚度,通過以純Ni CrBSi為熔覆材料,在Ti6Al4V基底上熔覆6組不同厚度的純Ni CrBSi粉末,使用YL-5000型激光器通過激光熔覆技術(shù)成功制備了不同預(yù)置涂層厚度的與Ti6Al4V冶金結(jié)合良好的具有優(yōu)異耐磨性的復(fù)合涂層。之后,鎳基合金粉末的添加成功的增加了涂層的硬度和耐磨性但是對(duì)涂層卻沒有起到減磨的作用,添加一定含量的潤滑劑是對(duì)涂層減摩的一種有效的方法,所以后期在預(yù)置涂層厚度優(yōu)化的基礎(chǔ)上本課題又研究了添加不同含量的MoS_2對(duì)激光熔覆涂層組織和性能的影響。本課題中,通過使用XRD、OM、SEM以及EDS等手段,研究了預(yù)置涂層厚度和熔覆材料成分變化對(duì)熔覆層表面形貌,稀釋率以及組織演變的影響。此外,利用顯微硬度計(jì)、維氏硬度計(jì)、摩擦磨損綜合測(cè)試機(jī)、輪廓儀以及電子天平,也研究了涂層顯微硬度、斷裂韌性和耐磨性等力學(xué)性能變化。對(duì)于6組不同預(yù)置涂層厚度的NiCrBSi復(fù)合涂層,通過OM和SEM等手段,研究了涂層的表面形貌和內(nèi)部缺陷,結(jié)果表明預(yù)置涂層厚度厚度不宜超過1.0 mm。對(duì)于預(yù)置涂層厚度為0.5 mm,0.8 mm和1.0 mm的NiCrBSi復(fù)合涂層,純NiCrBSi稀釋率隨著預(yù)置涂層厚度的增大稀釋率降低(73.5%、54.8%和46.0%)。相對(duì)應(yīng)的涂層基體組織物相演變?yōu)閍(Ti)+Ti2Ni、TiNi+Ti2Ni和Ni3Ti+g(Ni),增強(qiáng)相從TiC+TiB轉(zhuǎn)變?yōu)門iC+TiB_2,最終轉(zhuǎn)變?yōu)門iC+TiB_2+Cr7C3+CrB。涂層平均顯微硬度隨著預(yù)置涂層厚度的增加呈現(xiàn)增大趨勢(shì),分別為817.7 HV0.2、837.1 HV0.2和1078.3 HV0.2。斷裂韌性也隨著預(yù)置涂層厚度的增加增大(3.019 MPa m1/2、3.526 MPa m1/2和5.055 MPa m1/2)。研究結(jié)果表明預(yù)置涂層厚度為1.0 mm的涂層表現(xiàn)出最低(0.568)的平均摩擦系數(shù),隨著時(shí)間的延長(zhǎng)摩擦系數(shù)的變化也相對(duì)較平穩(wěn)。由于涂層的磨損機(jī)制為微觀切削和轉(zhuǎn)移層的形成和破壞的結(jié)合,預(yù)置涂層厚度為1.0 mm的磨損量也最小(0.2732 mm3)。此涂層的磨損機(jī)制為部分區(qū)域微觀切削,同時(shí)伴隨著來源于摩擦副(ZrO2)的轉(zhuǎn)移層的形成和破壞。然而,預(yù)置涂層厚度為0.5 mm和0.8 mm的涂層的磨損機(jī)制為微觀切削。由于顯微硬度(抗微觀切削)和斷裂韌性(抗脆性斷裂)較高,以及轉(zhuǎn)移層的保護(hù),預(yù)置涂層厚度為1.0 mm的涂層具有最優(yōu)的的耐磨損性能。添加不同含量MoS_2的5組激光熔覆涂層結(jié)果表明,涂層種沒有發(fā)現(xiàn)MoS_2,說明在激光熔覆過程中發(fā)生分解和氣化,涂層主要由TiC和TiB_2粒子均勻分散在Ti2Ni和TiNi基體上。當(dāng)添加8 wt%和10 wt%的二硫化鉬的涂層的相組成發(fā)生了顯著變化,除了上面提到的四個(gè)物相之外發(fā)現(xiàn)了一種新的物相TiS_2,并且在兩個(gè)涂層種隨著MoS_2添加量的增加TiS_2的體積分?jǐn)?shù)也呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)。對(duì)于平均顯微硬度添加不同含量二硫化鉬制備的涂層沒有明顯的區(qū)別。隨著MoS_2添加量的增加,涂層的平均摩擦系數(shù)呈現(xiàn)降低趨勢(shì),當(dāng)MoS_2添加量低于6 wt%時(shí)磨損體積相差不大(0.6104 mm3、0.6104 mm3和0.6408 mm3),當(dāng)MoS_2添加量增加到8 wt%和10 wt%時(shí)磨損體積分別降低到0.3624 mm3和0.2686 mm3,并且隨著二硫化鉬的添加量增加摩擦系數(shù)值達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定階段所用的時(shí)間降低,說明TiS_2的形成可以顯著提高耐磨性的涂料由于其顯著的減摩與保護(hù)的角色。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：上海工程技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG174.4

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本文編號(hào)：1744503