為改善304不銹鋼表面物理和力學(xué)性能,本文通過添加粉末設(shè)計(jì)和激光工藝參數(shù)優(yōu)化選擇,采用同軸送粉激光合金化工藝,在304不銹鋼表面原位制備了具有FeMnSi記憶合金成分的合金化層。對合金化層的相組成、耐腐蝕性能、顯微硬度和耐磨損性能等進(jìn)行了試驗(yàn)測試和分析,并通過ANSYS有限元軟件對激光合金化過程中溫度場分布進(jìn)行了模擬和分析。選取激光功率、激光掃描速度、激光離焦量、載氣流量和送粉速度作為主要工藝參數(shù),通過分析單道合金化層的宏觀形貌和橫截面顯微形貌初步確定各工藝參數(shù)取值范圍后,利用響應(yīng)面法以稀釋率作為響應(yīng)值獲得工藝參數(shù)的回歸方程和響應(yīng)面圖譜。利用回歸方程分析表明,激光功率對稀釋率的影響最大,載氣流量次之,與實(shí)際試驗(yàn)加工過程中參數(shù)變化對宏觀形貌和橫截面形貌的影響相符,證明響應(yīng)面法能夠在實(shí)際試驗(yàn)中為工藝參數(shù)的合理選擇和優(yōu)化提供借鑒。以Fe17Mn5Si10Cr5Ni記憶合金為合金化層的目標(biāo)成分,以基體Cr元素含量為基準(zhǔn)對合金化添加粉末進(jìn)行配制,通過多次試驗(yàn)得到接近目標(biāo)成分合金化層的添加粉末配比為Mn:Si:Cr:Ni=42.591:14.916:0:0.166（Fe為余量）,與之相匹配的最優(yōu)激... 

【文章來源】：大連海事大學(xué)遼寧省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１激光合金化原理圖??Ｆｉｇ．?１．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｌａｓｅｒ?ａｌｌｏｙｉｎｇ??１．２．１激光功率??

?３０４不銹鋼表面激光合金化制備ＦｅＭｎＳｉ記憶合金層研究???多次，而在相同條件下，ｌＣｒｌ８Ｎｉ９Ｔｉ不銹鋼循環(huán)應(yīng)變疲勞壽命僅為１３０次。??（２）良好的耐磨性和較高表面接觸疲勞強(qiáng)度??ＦｅＭｎＳｉ記憶合金在摩擦磨損過程中，摩擦應(yīng)力誘發(fā)馬氏體相變引起“相變強(qiáng)化”??和“相變變形”，可顯著提高其表面耐磨損能力和接觸疲勞強(qiáng)度。例如，不銹型??Ｆｅｌ７Ｍｎ５ＳｉｌＯＣｒ４Ｎｉ記憶合金的耐磨性大大高于ｌＣｒｌ８Ｎｉ９Ｔｉ不銹鋼（如圖１．３所示［６１］）??而耐腐蝕性卻相差不大。??Ｉ；?＿??（ａ）?Ｆｅｌ７Ｍｎ５ＳｉｌＯＣｒ４Ｎｉ?合金?（ｂ）?ｌＣｒｌ８Ｎｉ９Ｔｉ?不銹鋼??圖１．３?Ｆｅｌ７Ｍｎ５ＳｉｌＯＣｒ４Ｎｉ合金和ｌＣｒｌ８Ｎｉ９Ｔｉ不銹鋼在５０ｋｇ壓力下??分別油磨５８５ｍｉｎ和１５ｍｉｎ后的磨痕??Ｆｉｇ．?１．３?Ｔｈｅ?ｗｅａｒ?ｍａｒｋｓ?ｏｆ?Ｆｅｌ７Ｍｎ５ＳｉｌＯＣｒ４Ｎｉ?ａｌｌｏｙ?ａｎｄ?ｌＣｒｌ８Ｎｉ９Ｔｉ?ｓｔａｉｎｌｅｓｓ?ｓｔｅｅｌ??ａｆｔｅｒ?ｏｉｌ?ｇｒｉｎｄｉｎｇ?ｆｏｒ?５８５ｍｉｎ?ａｎｄ?１５ｍｉｎ?ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ?ａｔ?５０ｋｇ?ｐｒｅｓｓｕｒｅ??基于ＦｅＭｎＳｉ記憶合金優(yōu)良的力學(xué)性能，本文提出在３０４不銹鋼表面激光合金化工??藝原位制備ＦｅＭｎＳｉ記憶合金層，利用ＦｅＭｎＳｉ記憶合金的應(yīng)力自適應(yīng)特性來提高合金??化層的耐磨性、接觸疲勞強(qiáng)度等力學(xué)性能；同時(shí)，ＦｅＭｎＳｉ記憶合金層中的殘余應(yīng)力將??成為相變驅(qū)動力誘發(fā)Ｙ—ｓ馬氏體相變，其相變變形（膨脹）將松弛合金化層中的殘余??應(yīng)力，這將有助于解決合金化層裂紋及工件變形問題。??１．６本文的研究意義及

（ａ）所示。該送粉裝置有兩個(gè)獨(dú)立粉筒，可分開或一同使用，每個(gè)粉筒都可通過調(diào)節(jié)??載氣流量改變粉末流的流速，通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)盤速度調(diào)節(jié)單位時(shí)間送粉量，粉末流由ＰＵ管??導(dǎo)入送粉噴嘴。該送粉裝置可以實(shí)現(xiàn)兩種不同粉末的實(shí)時(shí)混合送粉，并且可在加工過程??中通過分別調(diào)整兩筒內(nèi)粉盤轉(zhuǎn)速和載氣流量控制兩種不同粉末的送粉速度，從而實(shí)現(xiàn)加??工過程中的粉末配比調(diào)整。送粉器噴嘴安裝在激光頭下方，噴嘴軸線與激光聚焦后的焦??點(diǎn)位于同一直線上。該送粉噴嘴最下端每隔１２０°有一個(gè)出粉口，使粉末可以匯聚于一??點(diǎn)（如圖２．２（ｂ）所示），并且可以通過螺紋調(diào)節(jié)上下位置，以根據(jù)需要調(diào)節(jié)粉末焦點(diǎn)與激??光焦點(diǎn)的相對位置。??＿偏??（ａ）送粉裝置?（ｂ）?ｐ粉噴嘴??圖２．２送粉裝置和送粉噴嘴??Ｆｉｇ．?２．２?Ｐｏｗｄｅｒ?ｆｅｅｄｉｎｇ?ｄｅｖｉｃｅ?ａｎｄ?ｐｏｗｄｅｒ?ｆｅｅｄｉｎｇ?ｎｏｚｚｌｅ??激光合金化添加粉末采用球磨法自制，方法如下：使用精度為Ｏ．ｌｍｇ的ＦＡｌ?１４電子??天平按比例稱取相應(yīng)質(zhì)量的元素粉末，使用ＱＭ－１型臥式球磨機(jī)將配置粉末混合均勻，??速度設(shè)置為４００ｒ／ｍｉｎ球磨］２小時(shí)。球磨使用的磨球?yàn)闉閯傆衲デ颍デ蚺c粉末質(zhì)量比??為１０：１，通過球與球、球與罐之間的碰撞來破碎較大顆粒粉末達(dá)到細(xì)化粉末的目的［６２１。??－１１?－??

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本文編號：3000565