【摘要】：Stellite合金是一種已經(jīng)商用的鈷基高溫合金,具有優(yōu)良的力學(xué)性能,比如高硬度、良好的耐磨性、優(yōu)異的抗熱和抗氧化等性能,因此被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。Stellite合金的典型制備方法為鑄造,但鑄造工藝過程較為復(fù)雜,限制了合金零部件的形狀和尺寸進(jìn)而限制了材料的使用范圍。除此之外,Stellite合金的硬度較高,這使得零件的后加工非常困難。本次研究采用激光增材制造技術(shù)制備Stellite合金,該技術(shù)可以減少后續(xù)加工工藝,降低零部件的制備周期和成本,并且易于制備形狀復(fù)雜的零件。以Stellite 12合金粉末為原料,通過光纖激光器結(jié)合同軸送粉技術(shù)的激光增材制造技術(shù)制備合金試樣。通過多種工藝參數(shù)的對比,最終選擇工藝參數(shù)為:激光功率3000 W,掃描速度8 mm/s,送粉率18 g/min,保護(hù)氣流量15 L/min,載粉氣流量5 L/min,搭接率45%。結(jié)果表明優(yōu)化工藝參數(shù)后,所得試樣成型良好,內(nèi)部無裂紋、氣孔等宏觀缺陷。研究結(jié)果表明,激光增材制造Stellite 12鈷基高溫合金的顯微組織主要為鈷基枝晶以及枝晶間的共晶組織。其中鈷主要為面心立方的a-Co,碳化物主要為富Cr的M23C6等碳化物,共晶組織由a-Co和碳化物組成,呈層片狀分布。熱處理過程中碳化物會(huì)發(fā)生明顯改變,固溶處理后絕大部分碳化物都溶解到鈷基體中形成鈷基固溶體,但是碳化物并沒有完全溶解,而是在基體中殘留有部分塊狀的富Cr碳化物。時(shí)效處理后試樣中有大量的碳化物析出,層片狀的共晶碳化物轉(zhuǎn)變?yōu)閴K狀并且在鈷基體中析出大量顆粒狀碳化物。碳化物類型主要為富Cr的M23C6型和富W的M6C型碳化物。固溶加時(shí)效處理后,試樣的顯微組織在固溶處理的基礎(chǔ)上又析出了大量的碳化物。后續(xù)時(shí)效處理溫度越高時(shí)析出碳化物尺寸越大。激光增材制造Stellite 12合金的顯微硬度為518.08 HV0.3,經(jīng)時(shí)效處理后試樣的顯微硬度達(dá)到了最大值591.02 HV0.3,而固溶處理后其顯微硬度最小為282.20 HV0.3。未熱處理試樣在室溫和600℃時(shí)耐磨損性能較好,而在200℃和400℃時(shí)耐磨損性能較差,在其它條件相同的條件下200℃和400℃的磨損失重(3.9 mg,3.4 mg)約為室溫和600℃時(shí)(1.1 mg,0.9 mg)的四倍。試樣經(jīng)固溶加時(shí)效處理后,在室溫和600℃時(shí)的磨損失重分別為0.4 mg和0.5 mg,耐磨性均優(yōu)于其它熱處理狀態(tài)下的試樣。激光增材制造Stellite 12鈷基高溫合金在1000℃條件下具有較好的抗高溫氧化性,經(jīng)過48 h高溫氧化后其單位面積增重為2.632mg/cm~2,其氧化速率為0.552g/m~2×h,具有較好的抗氧化性。表面氧化物主要為外層的Cr_2O_3、CoCr_2O_4組成的氧化膜和內(nèi)層的Si的氧化物SiO_2。
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG665;TG132.3
【圖文】：

緒 論 激光增材制造 CoCrW 合金及熱處理的組織與調(diào)節(jié)，并進(jìn)行最佳的分配以適合個(gè)別應(yīng)用的特定要求。傳統(tǒng)制造方法只能同零部件然后焊接的方式，這會(huì)增加制備周期并且焊接本身具有缺陷在高斷裂。圖 1.1(b)為 GE 公司利用增材制造技術(shù)為 LEAP 發(fā)動(dòng)機(jī)制備的燃油了零件的重量、生產(chǎn)成本和制造周期。激光增材制造（LaserAdditive Manufa)）技術(shù)是增材制造中最具有代表的一類，在增材制造領(lǐng)域內(nèi)扮演著舉足8-9]。

圖 1.1 增材制造案例 (a)微波導(dǎo)桿；(b)LEAP 發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴嘴1.1.2 激光增材制造技術(shù)激光增材制造技術(shù)是一種以激光為能量源，以金屬粉末或金屬絲材為原料的增材制造技術(shù)。通過 CAD 軟件對目標(biāo)零件進(jìn)行分層處理，利用高能量激光束對原料進(jìn)行熔化堆積逐層疊加最終得到所設(shè)計(jì)的零部件。如圖 1.2 所示：

CoCrW 合金及熱處理的組織與性能研究 ，直到得到完整的零部件。由于在這個(gè)過程中存在大量未熔化部件有封閉結(jié)構(gòu)未熔化粉末會(huì)殘留在結(jié)構(gòu)中無法取出。但是這可以起到一定的支撐作用，這樣可以減少殘余應(yīng)力防止成型件粉的工藝所得零件成型精度和表面粗糙度較高，但由于激光振能達(dá)到的成型尺寸較小。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2759259