【摘要】：隨著世界資源的逐漸匱乏和環(huán)境的日益惡化,資源和環(huán)境問題逐漸成為全球性的攻關(guān)熱門。再制造修復(fù)工程在這樣的形勢下適時而生,它可以開發(fā)和利用廢舊產(chǎn)品和零部件中蘊(yùn)含的因為失效不能有效利用的內(nèi)在價值,減少對環(huán)境的破壞和資源的消耗,使產(chǎn)品和零部件的使用壽命增加。工礦企業(yè)中大量的設(shè)備長期處在高溫高壓等惡劣的工況下服役,經(jīng)受著十分苛刻的各種應(yīng)力和表面穩(wěn)定性要求極高的高溫高壓條件,極易受到各種形式的損壞失效,直接影響整個系統(tǒng)的正常運(yùn)行,導(dǎo)致重大事故的發(fā)生。作為再制造修復(fù)工程中應(yīng)用最廣也是最重要的一個分支,激光熔覆技術(shù)具有顯著優(yōu)勢,既可以滿足對金屬材料表面的高性能要求,又可以降低材料成本,節(jié)省大量貴重和稀有的元素。因此,本文基于激光熔覆技術(shù)對高溫高壓失效零件增材修復(fù)工藝進(jìn)行研究以及對失效零件的可修復(fù)性進(jìn)行評價,內(nèi)容如下:論文以高溫高壓惡劣工況下工作的反應(yīng)釜、換熱器板片和閥門密封面為例,分別利用正交試驗法改變不同的激光熔覆工藝參數(shù)和Ni基材料或Co基材料中WC粉末的添加配比對其同材料的試塊進(jìn)行激光熔覆,得到三組27塊不同的試塊。將這些試塊進(jìn)行宏觀方面和高溫高壓處理后的微觀方面的熔覆層和基體材料界面組織觀察,發(fā)現(xiàn)其中3塊試塊存在宏觀或者微觀裂紋,其他試塊均沒有裂紋和氣孔缺陷,且含有WC顆粒的試塊,WC分布比較均勻并與熔覆材料為冶金結(jié)合。之后,將高溫高壓處理后的試塊與基體材料進(jìn)行顯微硬度、磨損性能、抗氧化性能、材料致密性和耐腐蝕性能的測試,發(fā)現(xiàn)熔覆層的各項性能較基體材料有了大幅的提高,但不同工藝參數(shù)與不同的WC配比,熔覆層的各項性能測試結(jié)果較為不同。最終采用改進(jìn)的歐式度量權(quán)重系數(shù)下的模糊綜合評判分別對各熔覆層的分析數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合評判,得到反應(yīng)釜、換熱器板片和閥門密封面增材修復(fù)的最佳工藝參數(shù)和WC粉末的添加配比。論文對超聲振動輔助提升激光熔覆工藝進(jìn)行了研究。首先建立了超聲振動強(qiáng)化45鋼基體熔覆Ni60自熔性合金粉末的仿真模型,使用Ansys有限元分析軟件分析了超聲振動強(qiáng)化過程中超聲頻率和掃描速度影響激光熔覆溫度場和溫度梯度的變化規(guī)律,之后通過試驗分別對施加與未施加超聲振動得到的熔覆試塊進(jìn)行了熔覆層微觀組織、顯微硬度和表面粗糙度的對比分析。論文建立對高溫高壓工作條件下失效零部件可修復(fù)性評價,模型包括技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)境破壞和資源消耗4大模塊,構(gòu)建以綜合評價為主的可修復(fù)性評價原型系統(tǒng)。從高溫高壓工作條件下的失效零部件可修復(fù)性評價體系入手,對失效零部件進(jìn)行可修復(fù)性的產(chǎn)業(yè)條件和產(chǎn)品條件實施有條理的剖析,為高溫高壓條件下的工作零部件引入激光熔覆再制造技術(shù)給出理論與分析依據(jù)。
【圖文】：

如果以失效率，即單位時間內(nèi)發(fā)生失效的比率來表達(dá)產(chǎn)品失效的趨勢，則失效率（Failure rate）和工作時間（Time）之間的關(guān)系如圖1-1所示，失效曲線分成三個階段[7]。圖 1-1 機(jī)械設(shè)備的典型失效曲線（浴盆曲線）2

圖 1-2 蠕變曲線或者溫度的高低不同，同樣的材料可能溫度和應(yīng)力的增加都會加速蠕變。不同材1-3（a）為溫度不變的情況下，，改變應(yīng)力不變的情況下，改變溫度使蠕變曲線發(fā)生） （b圖 1-3 應(yīng)力和溫度與蠕變曲線的關(guān)系料的球化和石墨化[12,13]
【學(xué)位授予單位】：新疆大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG174.4

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本文編號：2592892