3Cr13不銹鋼材料以其獨(dú)特的耐蝕性和一定的硬度值,在刀具領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用,但成分設(shè)計(jì)的天然性不足限定了其在高端刀具的延伸應(yīng)用,難以滿足人們對(duì)于刀具的高端使用要求。利用激光熔覆技術(shù)在其表面制備高硬度、耐磨損、抗腐蝕氧化且結(jié)合強(qiáng)度高的合金涂層,可以有效地解決這種問題的困擾。其中,熔覆粉末材料的選擇舉足輕重。本文依據(jù)現(xiàn)有粉末體系設(shè)計(jì)理念,綜合考慮涂層高硬度值與耐蝕性匹配的問題,提出可溶性第二相粉末強(qiáng)化涂層的Fe-Cr-C系合金粉末材料理念,根據(jù)大量工藝試驗(yàn)及正交優(yōu)化試驗(yàn)得到的工藝參數(shù)制備合金涂層,系統(tǒng)的對(duì)合金涂層的組織和性能展開研究,并通過熱處理以及加入稀土氧化物對(duì)熔覆層進(jìn)行改性,以期改善熔覆層組織,得到高硬度和良好耐蝕性相結(jié)合等綜合性能優(yōu)異的熔覆涂層。通過研究分析得到以下結(jié)論:1.采用激光同步送粉熔覆技術(shù)在3Cr13表面制備出Fe-Cr-C系合金涂層,對(duì)熔覆層組織、界面強(qiáng)度、硬度、抗腐蝕等性能進(jìn)行分析,結(jié)果表明:對(duì)應(yīng)載荷為5.1580 kN時(shí)試樣斷裂而未出現(xiàn)熔覆層脫落現(xiàn)象,證明熔覆層與基體材料達(dá)到優(yōu)異的冶金結(jié)合效果。熔覆層組織致密,氣孔、夾渣等缺陷含量顯著降低,熔覆層組織為晶內(nèi)馬氏體+殘... 

【文章來源】：蘭州理工大學(xué)甘肅省

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【圖文】：

熔覆材料添加的兩種類型(a)粉末粘結(jié)預(yù)置式(b)同步送粉式兩種送粉方式相比，同步送粉法具有更多的優(yōu)點(diǎn)，自動(dòng)化程度高，可根據(jù)實(shí)

ρs(%XS%Xp+s) ρp(%Xp+S%Xp)釋率，ρp為合金粉末材料密度，ρs為母材密質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%Xs為元素 X 在基體材料中的占的比重。對(duì)簡單的測算方法，如圖 1.2 所示，其計(jì)算η =S1S1S2 100% 層稀釋率，S1為熔覆層橫截面面積，mm2；區(qū)域母材寬度存在比例關(guān)系，對(duì)上式進(jìn)行對(duì)η =H1H1H2 100% 層高度，mm；H2為搭接區(qū)基體熔深，mm

刀具使用壽命提高 10 倍以上，顛覆了傳統(tǒng)刀具行業(yè)理念。圖 1.3 中國激光產(chǎn)業(yè)鏈拓?fù)鋱D1.3 激光熔覆技術(shù)目前存在的問題激光熔覆技術(shù)是一種有效開拓延伸傳統(tǒng)材料應(yīng)用領(lǐng)域的技術(shù)手段，具有廣闊的應(yīng)用前景，它涉及材料科學(xué)、光學(xué)工程、控制工程和凝聚態(tài)物理多學(xué)科領(lǐng)域，是激光先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展的壓艙石[1]。但由于其相對(duì)短暫的開發(fā)與研究周期，理論框架體系研究處于相對(duì)薄弱階段，限制著熔覆技術(shù)的快速推廣與發(fā)展，亟須相應(yīng)的理論框架來指導(dǎo)對(duì)應(yīng)的研究工作。以下幾個(gè)方面是目前存在的問題。(1) 理論基礎(chǔ)不完善。應(yīng)該從動(dòng)力學(xué)、物理學(xué)、結(jié)晶學(xué)和相變學(xué)等學(xué)科背景著手，系統(tǒng)研究激光快速極冷極熱的熔融凝固行為，揭示材料顯微組織的形核、演變及界面推移的規(guī)律，以及冷凝過程中溶質(zhì)元素的非平衡分配規(guī)律，熔池對(duì)流現(xiàn)象及搭接區(qū)結(jié)合線穩(wěn)定性的問題等，進(jìn)一步完善和推動(dòng)快速熔融凝固理論、物相轉(zhuǎn)變理論和冶金結(jié)合界面理論等相關(guān)理論框架建設(shè)。(2) 熔覆層質(zhì)量問題。(a) 涂層宏觀開裂和內(nèi)置微裂紋是影響激光熔覆技術(shù)投向市場的重要阻礙。一方面激光熔覆工藝本身快速加溫、極速冷卻的特性，再包括涂層材料與母材在熱膨脹系數(shù)、熔點(diǎn)、彈性模量等方面的區(qū)別，在兩塊不同材料間存在不同的應(yīng)力，作用在熔覆層上的表現(xiàn)形式是拉應(yīng)力，激光熔覆過程中相變應(yīng)力、熱應(yīng)力和拘束應(yīng)力的綜合作用是產(chǎn)生這種殘余應(yīng)力的主要原因。熔覆層中的孔洞、硬質(zhì)相、夾雜物棱角、薄弱晶界等處是產(chǎn)生應(yīng)力集中的易發(fā)區(qū)域，致使應(yīng)力在此產(chǎn)生微觀裂紋、宏觀裂紋等。(b) 剝落問題也會(huì)因兩種材料的不匹配而存在，導(dǎo)致熔覆層質(zhì)量不合格。主要是由于結(jié)合界面處存在孔隙、孔洞、夾雜等缺陷，以及冶金結(jié)合效果不足，在高載荷作用下發(fā)生疲勞破壞而脫落。(c) 氣孔

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3095700