【摘要】：金屬結構材料在裝備零部件制造過程中應用廣泛。在惡劣工作環(huán)境下,零部件因磨損和腐蝕等發(fā)生過早失效、導致裝備無法正常工作的情況較多。開展再制造工藝研究已成為當今綠色制造技術的研究熱點。采用激光熔覆技術對零部件表面進行強化和修復具有重要的社會經濟效益。本文采用先進的光纖激光熔覆技術,選用45鋼作為基體材料,Ni45A自熔性合金粉末為熔覆層基質材料。以激光功率、掃描速度、鎳包碳化鎢添加量三因素建立正交實驗,以熔覆層稀釋率結合顯微硬度為分析標準初步確定激光單道熔覆時的最佳工藝方案。在此基礎上,采用單因素分析的方法,利用光學顯微鏡、掃描電子顯微鏡、能譜儀、X射線衍射儀、顯微硬度計、摩擦磨損試驗機、光學輪廓儀以及電化學工作站等儀器設備和相應的檢測手段系統(tǒng)研究了激光功率、掃描速度以及固體潤滑劑(鎳包石墨、MoS_2)對陶瓷復合涂層組織和性能的影響。主要研究內容與結果如下:1.分析、開展了工藝參數對激光熔覆層稀釋率的影響規(guī)律研究。在正交實驗中,通過計算分析熔覆層的稀釋率,得出對稀釋率影響最大的工藝參數為激光功率、其次為掃描速度、最后為鎳包碳化鎢添加量;通過對不同稀釋率下熔覆層的顯微硬度進行測量,發(fā)現當稀釋率在5%左右時,熔覆層的整體質量較好,得出單道熔覆時的最佳工藝參數組合為激光功率1600 W,掃描速度16 mm/s,鎳包碳化鎢添加量30 wt.%。2.研究、分析工藝參數對激光熔覆層組織和性能的影響規(guī)律。因熱量積聚作用的影響,多道熔覆參數的選取在單道最佳工藝參數的基礎上作了適當調整,通過單因素分析實驗,系統(tǒng)研究了激光功率、掃描速度對熔覆層組織和性能的影響規(guī)律。研究表明:在不同激光功率和掃描速度下,熔覆層主要由FeNi_3、(Fe,Ni)、M_(23)C_6、M_7C_3、WC、W_2C等物相組成,且當激光功率為1500 W、掃描速度為18 mm/s時,得到的熔覆層顯微硬度、耐磨性以及耐腐蝕性能均為最佳。3.研究、獲得固體潤滑劑對熔覆層組織和性能的影響規(guī)律。鎳包石墨在激光熔覆時極易熔化產生氣孔,且隨著鎳包石墨含量的增多氣孔量逐漸增加;為了獲得熔覆質量更好的涂層,在熔覆粉末中加入了二硫化鉬,得到當MoS_2添加量為8 wt.%時,獲得的熔覆層擁有較高的硬度、較好的耐磨性、減摩性以及耐腐蝕性能,因此得出:在其它激光工藝參數一致的情況下,當激光功率為1500 W、掃描速度為18 mm/s、鎳包碳化鎢添加量為30 wt.%、二硫化鉬添加量為8 wt.%時,得到的熔覆涂層為最佳熔覆層。4.對比研究最佳熔覆層以及熱處理后45鋼的組織性能。主要將最佳熔覆層與熱處理后45鋼的摩擦磨損性能以及耐腐蝕性能進行對比研究,得出:熔覆涂層的摩擦磨損性能以及耐腐蝕性能均優(yōu)于45鋼熱處理后的性能,這同時也證明了在最佳激光熔覆工藝參數下獲得的45鋼熔覆層能達到提升45鋼組織性能的目的。
【學位授予單位】：江蘇理工學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG174.453

【參考文獻】

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本文編號：2616149