發(fā)布時(shí)間：2017-05-24 19:14

  本文關(guān)鍵詞：Fe基非晶合金及復(fù)合粉末激光熔覆和性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展,要求機(jī)械零部件能夠在高溫、高壓、腐蝕等環(huán)境下持續(xù)工作,對(duì)零件的表面性能提出更高的要求,改善零部件表面性能,不僅能夠延長其使用壽命,還能創(chuàng)造出巨大的經(jīng)濟(jì)效益。鐵基非晶合金具有高強(qiáng)度,優(yōu)良的耐磨損、耐腐蝕性能,在改善材料表面性能具有廣泛的應(yīng)用前景。激光熔覆技術(shù)作為表面改性及快速成型的一種重要方法,具有生產(chǎn)效率高、制造成本低、涂層質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于航天、汽車、石油化工等領(lǐng)域。采用激光熔覆在零部件表面制備出鐵基非晶及復(fù)合涂層,可以明顯提高零部件表面的力學(xué)、耐腐蝕性能。本文采用兩種成分設(shè)計(jì)：第一種是采用全新的“近形成焓”成分設(shè)計(jì)理念,設(shè)計(jì)出全金屬組元Fe55Nb15Ti15Ta15非晶合金粉末；第二種是設(shè)計(jì)出外加TiC增強(qiáng)相的Fe55Nb15Ti15Ta15復(fù)合合金粉末,TiC的添加量依次為5%,10%,15%和20%。添加的目的是改善鐵基非晶合金的室溫塑形,提高涂層的力學(xué)性能。通過機(jī)械合金化方式制備出Fe55Nb15Ti15Ta15非晶合金粉末和不同TiC含量的非晶復(fù)合粉末。對(duì)球磨過程中,粉末的非晶化過程,物相轉(zhuǎn)變,微觀組織及熱性能進(jìn)行對(duì)比分析。然后對(duì)球磨后的粉末進(jìn)行激光熔覆,探討不同工藝參數(shù)對(duì)熔覆層宏觀質(zhì)量、微觀組織、力學(xué)性能及耐腐蝕性能的影響。研究結(jié)果表明：“近形成焓”成分設(shè)計(jì)理念切實(shí)可行,所設(shè)計(jì)出的Fe55Nb15Ti15Ta15合金粉末在高能球磨80 h后成功轉(zhuǎn)變成完全非晶態(tài)。TiC的加入延緩非晶化過程,細(xì)化粉末的晶粒,球磨80 h后得到以非晶合金為基體,TiC作為增強(qiáng)相的復(fù)合粉末。非晶化的機(jī)理是在外加的機(jī)械能持續(xù)作用下,各元素粉末擴(kuò)散固溶,晶格發(fā)生嚴(yán)重畸變,集聚了大量的畸變能,當(dāng)能量超過非晶態(tài)臨界值自由能時(shí),晶格崩潰,最終形成非晶態(tài)。球磨后的粉末形狀類似球形,具有良好的流動(dòng)性。TiC的加入沒有明顯改變非晶合金粉末的熱學(xué)性能,兩類粉末都具有較寬的過冷液相區(qū)(寬達(dá)112℃),表現(xiàn)為共晶型晶化,是良好的激光熔覆用的合金粉末。在激光熔覆過程中激光功率P、掃描速度V、激光頭與涂層表面高度H對(duì)熔覆層的宏微觀組織、力學(xué)性能、耐腐蝕性能有著重要的影響。本文結(jié)合課題組前期的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,采用單因素V分析優(yōu)化工藝參數(shù),確定最佳工藝參數(shù)為P=350 W. V=240 mm/min、H=24 mm,得到的熔覆層與基體產(chǎn)生良好的冶金結(jié)合,無明顯氣泡、裂紋等缺陷。該工藝參數(shù)下涂層的物相主要由Fe2Ti.Ta0.15Ti0.85.Fe和不確定物相所組成,熔覆層的平均顯微硬度為643.3 HV,平均摩擦系數(shù)為0.2996,腐蝕電位為-0.5896 V,均優(yōu)于基體材料的性能。研究發(fā)現(xiàn)TiC的加入改變?nèi)鄹矊拥奈⒂^組織,并進(jìn)一步提升涂層的各項(xiàng)性能。TiC的加入,細(xì)化涂層的微觀組織,增加涂層非晶相的含量,隨著TiC的增加,涂層的顯微硬度呈增加的趨勢,當(dāng)TiC的含量為20%時(shí),涂層的最大平均顯微硬度為747.6 HV。但是摩擦系數(shù)隨著TiC的含量的增加呈現(xiàn)無規(guī)律的變化,相比于全非晶粉末的合金涂層,摩擦系數(shù)均有減小,表明提高了涂層的耐摩損性能。同時(shí)TiC的添加也使得涂層的耐腐蝕性能得到進(jìn)一步改善,當(dāng)TiC含量為20%時(shí),涂層具有最佳的耐腐蝕性能。
【關(guān)鍵詞】：鐵基非晶合金涂層 機(jī)械合金化 激光熔覆 力學(xué)性能 耐腐蝕性能
【學(xué)位授予單位】：福建農(nóng)林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要7-9
• Abstract9-11
• 1 緒論11-20
• 1.1 激光熔覆技術(shù)概述11-14
• 1.1.1 激光熔覆技術(shù)的發(fā)展及特點(diǎn)11-12
• 1.1.2 激光熔覆技術(shù)的工藝組成12-13
• 1.1.3 常用的激光熔覆材料13-14
• 1.2 激光熔覆工藝制備非晶合金涂層的研究進(jìn)展14-16
• 1.2.1 激光熔覆非晶合金涂層的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.2 激光熔覆制備鐵基非晶合金涂層的研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 影響激光熔覆工藝制備非晶合金涂層質(zhì)量因素及對(duì)策16-17
• 1.3.1 熔覆材料對(duì)涂層質(zhì)量的影響及對(duì)策16
• 1.3.2 工藝參數(shù)對(duì)涂層質(zhì)量的影響及對(duì)策16-17
• 1.4 本論文研究的意義、內(nèi)容及工作路線17-20
• 1.4.1 研究的意義17
• 1.4.2 研究的內(nèi)容17-18
• 1.4.3 工藝路線18-20
• 2 實(shí)驗(yàn)材料與方法20-28
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料與檢測設(shè)備的介紹20-25
• 2.1.1 基體材料20
• 2.1.2 涂覆層材料20
• 2.1.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備的介紹20-25
• 2.2 激光熔覆工藝參數(shù)的介紹25-27
• 2.3 本章小結(jié)27-28
• 3 熔覆層粉末材料的制備與性能研究28-37
• 3.1 熔覆層粉末的成分設(shè)計(jì)28-29
• 3.2 熔覆層材料的制備與性能表征29-36
• 3.2.1 XRD分析29-31
• 3.2.2 TEM分析31-32
• 3.2.3 SEM分析32-35
• 3.2.4 DSC分析35-36
• 3.3 本章小結(jié)36-37
• 4 激光熔覆制備合金涂層與顯微結(jié)構(gòu)分析37-45
• 4.1 激光熔覆制備Fe_(55)Nb_(15)Ti_(15)Ta_(15)合金涂層37-41
• 4.1.1 激光熔覆工藝參數(shù)的設(shè)計(jì)37
• 4.1.2 不同掃描速度下熔覆層的宏觀形貌37-38
• 4.1.3 不同掃描速度下熔覆層微觀組織形貌38-39
• 4.1.4 熔覆層XRD物相分析39-40
• 4.1.5 熔覆層微觀組織形貌分析40-41
• 4.2 激光熔覆制備不同TiC含量Fe_(55)Nb_(15)Ti_(15)Ta_(15)合金復(fù)合涂層41-44
• 4.2.1 不同TiC含量Fe_(55)Nb_(15)Ti_(15)Ta_(15)合金復(fù)合涂層宏觀形貌41-42
• 4.2.2 不同TiC含量Fe_(55)Nb_(15)Ti_(15)Ta_(15)合金復(fù)合涂層微觀形貌42-43
• 4.2.3 不同TiC含量的Fe_(55)Nb_(15)Ti_(15)Ta_(15)合金涂層XRD分析43-44
• 4.3 本章小結(jié)44-45
• 5 合金涂層的力學(xué)及耐腐蝕性能研究45-54
• 5.1 Fe_(55)Nb_(15)Ti_(15)Ta_(15)熔覆層力學(xué)及耐腐蝕性能研究45-49
• 5.1.1 熔覆層顯微硬度分析45-46
• 5.1.2 熔覆層摩擦磨損性能分析46-48
• 5.1.3 熔覆層耐腐蝕性能分析48-49
• 5.2 不同TiC含量Fe_(55)Nb_(15)Ti_(15)Ta_(15)熔覆層力學(xué)及耐腐蝕性能研究49-53
• 5.2.1 熔覆層顯微硬度分析49-50
• 5.2.2 熔覆層摩擦磨損性能分析50-52
• 5.2.3 熔覆層耐腐蝕性能分析52-53
• 5.3 本章小結(jié)53-54
• 6 總結(jié)與展望54-56
• 參考文獻(xiàn)56-59
• 攻讀碩士研究生期間發(fā)表的論文59-60
• 致謝60

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1 謝斌　王琳;非晶合金產(chǎn)品前景看好[N];中國電力報(bào);2007年

2 謝斌　王琳;順特電氣：推廣非晶合金產(chǎn)品[N];中國電力報(bào);2007年

3 本報(bào)記者 倪e，

本文編號(hào)：391718