采用無渣自保護(hù)藥芯焊絲制備高鉻鑄鐵堆焊合金是目前鑄鐵型堆焊材料的研究熱點。無渣自保護(hù)藥芯焊絲利用藥芯粉體中含有的合金元素和造氣劑實現(xiàn)自保護(hù),不添加造渣劑,在堆焊過程中無需外加保護(hù)氣體,降低了成本,提高了堆焊效率。過共晶高鉻鑄鐵堆焊合金由于含量大量的初生M7C3碳化物,具有非常優(yōu)異的耐磨粒磨損性能。但是,較大的初生碳化物易于萌生裂紋,在使用過程中易于脫落,降低了堆焊合金的性能。此外,初生碳化物分布不均勻,同樣降低了堆焊合金的耐磨性。本文采用高碳鉻鐵粉、石墨粉、硼鐵粉、鋁鎂合金粉、電解錳粉、硅鐵粉、低碳鋼帶等原材料制備了自保護(hù)藥芯焊絲。通過在藥芯粉體中加入納米CeO2添加劑,制備了納米添加劑含量不同的五種自保護(hù)藥芯焊絲。在相同的堆焊工藝參數(shù)條件下,采用以上五種自保護(hù)藥芯焊絲進(jìn)行堆焊,制備了納米添加劑含量不同的五種高鉻鑄鐵堆焊合金,分析了納米添加劑對堆焊合金微觀組織、力學(xué)性能、摩擦學(xué)性能和耐腐蝕性的影響。X射線衍射結(jié)果表明,堆焊合金由M7C3碳化物、馬氏體和殘余奧氏體構(gòu)成。隨著納米CeO2添加劑含量的增大,碳化物部分衍射峰的位置和強(qiáng)度發(fā)生了變化,納米添加劑改變了碳化物的生長取向。納米添加劑提... 

【文章頁數(shù)】：186 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景
    1.2 堆焊技術(shù)的發(fā)展概況
        1.2.1 堆焊方法概況
        1.2.2 堆焊材料的概況
    1.3 自保護(hù)藥芯焊絲的保護(hù)機(jī)理
    1.4 高鉻鑄鐵型堆焊材料的研究進(jìn)展
        1.4.1 高鉻鑄鐵型堆焊材料的應(yīng)用
        1.4.2 過共晶高鉻鑄鐵堆焊材料的研究現(xiàn)狀
        1.4.3 Fe-Cr-C-B高鉻鑄鐵型堆焊材料的研究現(xiàn)狀
        1.4.4 高鉻鑄鐵型堆焊合金相圖計算
    1.5 M_7C_3碳化物研究
        1.5.1 M_7C_3碳化物的結(jié)構(gòu)和缺陷
        1.5.2 摻雜對M_7C_3碳化物力學(xué)性質(zhì)和穩(wěn)定性的影響
    1.6 高鉻鑄鐵型堆焊材料的磨損行為
        1.6.1 干滑動磨損行為
        1.6.2 沖蝕磨損行為
    1.7 高鉻鑄鐵堆焊合金的腐蝕行為
    1.8 稀土氧化物納米顆粒改性技術(shù)
    1.9 本文主要研究內(nèi)容
第2章 試驗材料與研究方法
    2.1 堆焊合金體系選擇
    2.2 納米添加劑選擇
    2.3 材料制備工藝
        2.3.1 試驗原材料選擇
        2.3.2 自保護(hù)藥芯焊絲制作工藝
        2.3.3 堆焊合金制備工藝
    2.4 研究方法
        2.4.1 顯微組織和成分分析
        2.4.2 功函數(shù)測試
        2.4.3 物相分析
        2.4.4 硬度測試
        2.4.5 初生碳化物斷裂韌性測試
        2.4.6 抗彎強(qiáng)度測試
        2.4.7 干滑動摩擦磨損試驗
        2.4.8 干砂沖蝕磨損試驗
        2.4.9 耐腐蝕性能測試
第3章 自保護(hù)藥芯焊絲成分設(shè)計及堆焊工藝研究
    3.1 Fe-Cr-C-B堆焊合金的成分設(shè)計
        3.1.1 Cr含量的設(shè)計
        3.1.2 C含量的設(shè)計
        3.1.3 B含量的設(shè)計
        3.1.4 Si和Mn含量的設(shè)計
    3.2 自保護(hù)藥芯焊絲成分設(shè)計
        3.2.1 藥芯粉體中主要合金元素的含量
        3.2.2 自保護(hù)藥芯焊絲中脫氧元素含量的設(shè)計
    3.3 堆焊工藝研究
        3.3.1 自保護(hù)藥芯焊絲藥芯粉末配方研究
        3.3.2 納米CeO_2改性Fe-Cr-C-B堆焊合金的制備
    3.4 本章小結(jié)
第4章 納米CeO_2改性Fe-Cr-C-B堆焊合金的組織形成與機(jī)理
    4.1 納米CeO_2改性堆焊合金的物相組成以及物相結(jié)構(gòu)
        4.1.1 納米CeO_2改性堆焊合金的物相分析
        4.1.2 納米CeO_2改性堆焊合金的物相體積分?jǐn)?shù)
        4.1.3 納米CeO_2改性堆焊合金的物相結(jié)構(gòu)分析
    4.2 納米CeO_2添加劑對堆焊合金組織的影響
        4.2.1 納米CeO_2改性堆焊合金的顯微組織分析
        4.2.2 納米CeO_2改性堆焊合金的深腐蝕微觀組織分析
    4.3 納米CeO_2添加劑細(xì)化初生M_7C_3碳化物的機(jī)理
        4.3.1 稀土化合物生成熱力學(xué)研究
        4.3.2 納米CeO_2細(xì)化初生M_7C_3碳化物的機(jī)理分析
        4.3.3 初生M_7C_3碳化物生長機(jī)理探討
    4.4 本章小結(jié)
第5章 納米CeO_2改性Fe-Cr-C-B堆焊合金的力學(xué)性能及強(qiáng)韌化機(jī)理
    5.1 納米CeO_2改性堆焊合金的力學(xué)性能
        5.1.1 納米CeO_2改性堆焊合金的硬度
        5.1.2 納米CeO_2改性堆焊合金的抗彎強(qiáng)度
        5.1.3 初生M_7C_3碳化物的斷裂韌性
    5.2 納米CeO_2改性堆焊合金的功函數(shù)
        5.2.1 堆焊合金的整體功函數(shù)
        5.2.2 堆焊合金組成相的功函數(shù)
        5.2.3 堆焊合金整體功函數(shù)和力學(xué)性能的關(guān)系
    5.3 納米CeO_2對堆焊合金力學(xué)性能以及功函數(shù)影響機(jī)理的探討
        5.3.1 堆焊合金力學(xué)性能和初生碳化物晶粒尺寸的關(guān)系
        5.3.2 晶界凈化
        5.3.3 合金元素偏析
        5.3.4 納米CeO_2對堆焊合金整體功函數(shù)的影響機(jī)理
    5.4 本章小結(jié)
第6章 納米CeO_2改性Fe-Cr-C-B堆焊合金的摩擦學(xué)性能
    6.1 納米CeO_2改性堆焊合金的干滑動磨損行為
        6.1.1 納米CeO_2改性堆焊合金的滑動磨損率
        6.1.2 堆焊合金和Si_3N_4球?qū)δr的磨痕形貌及磨損機(jī)理分析
        6.1.3 堆焊合金和YG13球?qū)δr的磨痕形貌及磨損機(jī)理分析
    6.2 納米CeO_2改性堆焊合金的干砂沖蝕行為
        6.2.1 沖蝕角度為90o時堆焊合金的沖蝕磨損量
        6.2.2 沖蝕角度為90o時堆焊合金的沖蝕形貌
        6.2.3 堆焊合金沖蝕破壞機(jī)理
    6.3 堆焊合金摩擦學(xué)性能和整體功函數(shù)的關(guān)系
    6.4 納米CeO_2對堆焊合金耐滑動磨損性能和耐沖蝕性能的影響機(jī)制
        6.4.1 納米CeO_2對堆焊合金耐滑動磨損性能的影響機(jī)制
        6.4.2 納米CeO_2對堆焊合金耐沖蝕性能的影響機(jī)制
    6.5 本章小結(jié)
第7章 納米CeO_2改性Fe-Cr-C-B堆焊合金的腐蝕行為
    7.1 堆焊合金在酸性3.5wt.%NaCl溶液中的腐蝕行為與機(jī)理
        7.1.1 堆焊合金在酸性3.5wt.%NaCl溶液中的電化學(xué)行為
        7.1.2 堆焊合金在酸性3.5wt.%NaCl溶液中的腐蝕機(jī)理
    7.2 堆焊合金在近中性3.5wt.%NaCl溶液中的腐蝕行為與機(jī)理
        7.2.1 堆焊合金在近中性3.5wt.%NaCl溶液中的電化學(xué)行為
        7.2.2 堆焊合金在近中性3.5wt.%NaCl溶液中的腐蝕機(jī)理
    7.3 堆焊合金在堿性3.5wt.%NaCl溶液中的腐蝕行為與機(jī)理
        7.3.1 堆焊合金在堿性3.5wt.%NaCl溶液中的電化學(xué)行為
        7.3.2 堆焊合金在堿性3.5wt.%NaCl溶液中的腐蝕機(jī)理
    7.4 納米CeO_2提高堆焊合金自腐蝕電位的機(jī)理
    7.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝
個人簡歷


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Effect of rare earth elements and their oxides on tribo-mechanical performance of laser claddings: A review[J]. M.M.Quazi,M.A.Fazal,A.S.M.A.Haseeb,Farazila Yusof,H.H.Masjuki,A.Arslan.  Journal of Rare Earths. 2016(06)
[2]國產(chǎn)焊材309LNb單層堆焊技術(shù)研究[J]. 侯亞芳.  焊接技術(shù). 2015(07)
[3]A Coupled Thermodynamic Model for Prediction of Inclusions Precipitation during Solidification of Heat-resistant Steel Containing Cerium[J]. Yan-dong LI,Cheng-jun LIU,Chun-long LI,Mao-fa JIANG.  Journal of Iron and Steel Research（International）. 2015(06)
[4]無渣自保護(hù)藥芯焊絲的“渣濺”行為[J]. 劉大雙,魏艷紅,劉仁培.  焊接學(xué)報. 2015(05)
[5]鐵基合金中M7C3型碳化物的結(jié)構(gòu)分析[J]. 劉瑩,徐瑞.  材料熱處理學(xué)報. 2014(11)
[6]碳化鉻復(fù)合耐磨板及HARDOX板在泥管中的應(yīng)用[J]. 蔡鴻興,賀少華,鄭必前.  中國水運(yùn)(下半月). 2014(08)
[7]基于等離子體的抗沖蝕涂層技術(shù)及其在直升機(jī)發(fā)動機(jī)領(lǐng)域的應(yīng)用[J]. 何光宇,李應(yīng)紅,王健,柴艷,何衛(wèi)鋒.  高電壓技術(shù). 2014(07)
[8]石墨對無渣自保護(hù)藥芯焊絲性能的影響[J]. 劉大雙,劉仁培,魏艷紅.  材料工程. 2014(07)
[9]鐵基硬面堆焊藥芯焊絲的開發(fā)及應(yīng)用[J]. 劉振英,張麗.  中國表面工程. 2014(03)
[10]Fe-C-Cr-Nb-B系明弧堆焊合金的顯微組織及耐磨性[J]. 丁芬,龔建勛,肖逸鋒,許繼青.  熱加工工藝. 2013(19)

碩士論文
[1]X80管線鋼用自保護(hù)藥芯焊絲工藝研究[D]. 馬志寶.天津大學(xué) 2009



本文編號：3661536