【摘要】：隨著激光技術(shù)的發(fā)展,鋼鐵材料表面的激光熔凝處理強(qiáng)化技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用,在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中用到的鋼鐵材料多種多樣,性質(zhì)和用途各不相同,孤立的研究某一種或幾種鋼鐵材料,對(duì)大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)指導(dǎo)意義不大,且費(fèi)時(shí)費(fèi)力,且人們對(duì)鋼鐵材料成分對(duì)激光熔凝處理后材料表面單元體特征參數(shù)、組織、硬度、性能的影響的研究,鮮有報(bào)道,缺乏理論參考。本論文按主要成分將工業(yè)生產(chǎn)中用到的鋼鐵材料大體分為碳鋼和合金鋼,采用Nd:YAG脈沖激光器,加工碳含量及合金元素含量不同的鋼,對(duì)比分析了不同母體在激光熔凝處理之后所獲得的單元體特征參數(shù)、組織、硬度及性能的變化規(guī)律,為激光熔凝表面處理在鋼鐵材料中的實(shí)際應(yīng)用提供可靠的理論參考。研究結(jié)果表明:單元體特征參數(shù)(深度、寬度、面積)受到激光能量密度和母體材料成分共同影響,對(duì)于相同材料來(lái)說(shuō),隨激光能量密度的增加而增大,單元體的面積隨之增大;當(dāng)能量密度一定時(shí),單元體面積隨著碳含量增加先增大后減小,隨著合金元素含量的增加而增大。單元體面積一定時(shí),所需能量密度隨著含碳量增加,先減小后增大,隨著合金元素含量增加而減小。在相同能量密度下,隨著含碳量增加,單元體內(nèi)馬氏體含碳量增加,板條馬氏體含量減少,片狀馬氏體含量增加,使得仿生試樣單元體硬度差增大,平均硬度增大;隨著合金元素含量增加,表面溫升增大,碳原子擴(kuò)散增加,組織均勻且晶粒先增加后減小,使得仿生試樣單元體硬度差減小,單元體晶粒先減小后增大,平均硬度先增大后減小。仿生試樣拉伸性能受母材成分的影響,與未處理試樣相比,C1-C4試樣抗拉強(qiáng)度都有所增加,且隨著含碳量增加,仿生試樣抗拉強(qiáng)度先增大后減小,塑性一直下降;A1、A2試樣屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度都有所提升,A3、A4、A5試樣,抗拉強(qiáng)度都有所下降,塑性明顯降低。隨著合金元素含量增加,仿生試樣抗拉強(qiáng)度一直在增大,塑性在急劇降低。加工有相同體積分?jǐn)?shù)單元體的仿生試樣與未處理試樣相比,耐磨性都有所提升,硬度提升越大,耐磨性提升越大。仿生試樣,隨著含碳量的增加,耐磨性也隨之增強(qiáng);隨著合金元素含量增加,耐磨性先減小后增大。
【圖文】：

圖 1.1 a)貝殼，b）穿山甲鱗片F(xiàn)igure 1.1 a) Shells, b) Pangolin Scales2 激光熔凝技術(shù)在仿生耦合理論中的應(yīng)用激光加工技術(shù)與原子能、半導(dǎo)體及計(jì)算機(jī)技術(shù)被譽(yù)為二十世紀(jì)的四大發(fā)明[60,61]。經(jīng)十年的研究，激光加工技術(shù)的已在各個(gè)領(lǐng)域得到了應(yīng)用，我國(guó)對(duì)激光加工技術(shù)的也取得了巨大的成就，，取得了上千項(xiàng)科研成果，很多技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的升級(jí)、產(chǎn)品質(zhì)量的提升做出了巨大貢獻(xiàn)[62]。隨著激光加工材料表面技術(shù)的發(fā)展，新型激光器的輸出功率、穩(wěn)定性和可靠性的提高及光纖技術(shù)的應(yīng)用，我入了“光加工時(shí)代”[3]。激光熔凝處理技術(shù)以其非接觸加工、加工靈活性大、微工和熱影響區(qū)小等優(yōu)點(diǎn)被國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者研究，并取得了突破性進(jìn)展[63]。如：co 等人研究了激光熔凝技術(shù)對(duì)工具鋼磨損性能的影響[64]。姜幼卿課題組提出了激

4 0.37 1.03 0.28 5.21 1.33 1.33 0.39 Bal ≤0.01 9.575 0.34 0.56 0.61 9.23 2.31 1.12 0.56 Bal ≤0.01 14.39.2 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)本實(shí)驗(yàn)以常用于以市販常用的低、中碳鋼和截取于零部件、熱作模具上的合金鋼母體材料制備試樣，從貝殼和穿山甲鱗片受到啟發(fā)，在試樣加工直條型模型分布的元體。利用掃描電鏡、X 射線衍射儀、顯微硬度計(jì)、拉伸性能試驗(yàn)機(jī)、往復(fù)式滑動(dòng)損性能試驗(yàn)機(jī)等測(cè)試手段，對(duì)激光熔凝處理制備的仿生單元體試樣和未經(jīng)處理試樣行對(duì)比觀察和測(cè)試。通過(guò)測(cè)試、計(jì)算和分析，研究：不同成分母材的仿生單元體特參數(shù)、內(nèi)部的微觀組織等特征；仿生單元體橫截面的顯微硬度、試樣的拉伸性能；樣的磨損性能對(duì)激光仿生熔凝處理的響應(yīng)。實(shí)驗(yàn)研究思路，如圖 2.1 所示。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TG174.4

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2677085