本文關鍵詞：激光熔覆鎳基三元合金涂層研究

  更多相關文章： 激光熔覆 鎳基合金涂層 快速凝固 耐磨性

【摘要】：銅合金因其高的熱導率和電導率被廣泛應用到冶金、電力等行業(yè),如高爐風口,連鑄結晶器,電機換向器等。但是耐磨性差嚴重影響了銅合金零部件的使用壽命。激光熔覆合金涂層具有與基體冶金結合、對基體的熱損傷小、熱影響區(qū)小等優(yōu)點,應用到銅合金表面可以改善銅合金零部件耐磨性又不過分損失其它性能。本文利用激光熔覆技術在銅表面制備了Cr3Ni5Si2和Cr3Si兩種硅化物強化的Ni-Cr-Si三元合金涂層。利用光學顯微鏡(OM),配備能譜儀(EDS)的掃描電子顯微鏡(SEM),X射線衍射(XRD),分析了涂層組織。并依據(jù)KGT模型和LKT模型計算激光加工條件下,熔池中固液界面的晶端過冷度,建立凝固模型,分析了涂層熔池的凝固行為。結果得出,隨著Ni含量升高,Cr3Si強化涂層中強化相數(shù)量降低,當Ni含量增加到60%(at.%)時,Cr3Si相消失,涂層中合成Cr6Ni16Si7相。Cr3Si強化涂層的熔池下層溫度梯度高,凝固速度快,晶端過冷度大,組織為發(fā)達等軸樹枝晶。上層熔池晶端過冷度小,組織為等軸晶。Cr6Ni16Si7強化涂層凝固時熔池中枝晶尖端過冷度較大,組織為發(fā)達柱狀樹枝晶。在Cr3Ni5Si2相區(qū)內(nèi),隨著Si含量增加,涂層中Cr3Ni5Si2相含量增加,枝晶間Ni2Si相和γ-Ni相數(shù)量減少,枝晶尖端過冷度增大,涂層中典型組織為柱狀樹枝晶。采用HXD-1000維式硬度計測量激光熔覆Ni-Cr-Si涂層硬度。Cr3Si強化涂層硬度較高,約為1000HV0.1左右。Ni含量較低的兩種Cr3Si強化涂層斷裂韌性值分別為3.5 MPam21和2.1 MPam21。Cr6Ni16Si7強化涂層的韌性較好,1000g載荷下顯微壓痕沒有出現(xiàn)裂紋。Cr3Ni5Si2強化涂層隨著Si含量增加,硬度升高,當Si含量增加到20%(at.%),涂層硬度達到700 HV0.1。Cr3Ni5Si2強化涂層整體韌性較好。室溫下,在CETR-UMT多功能摩擦磨損試驗儀上進行干滑動摩擦磨損試驗。在與WC鋼球對磨時,3種Cr3Si強化涂層穩(wěn)定期摩擦系數(shù)值相近,約為0.45。摩擦后磨痕表面光滑,無粘著物,磨痕的亞表面沒有明顯塑性變形區(qū),磨損量低,耐磨性能較好。Cr3Ni5Si2強化涂層隨著Si含量降低,磨損量增加。兩種強化相強化的激光熔覆Ni-Cr-Si三元硅化物合金涂層磨損量和摩擦系數(shù)都比AISI304不銹鋼低,表現(xiàn)出較好的摩擦學性能。
【關鍵詞】：激光熔覆 鎳基合金涂層 快速凝固 耐磨性
【學位授予單位】：上海工程技術大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 第一章 緒論13-29
• 1.1 選題背景及意義13
• 1.2 銅及銅合金13-17
• 1.3 光纖激光17-18
• 1.4 鎳基熔覆材料18-19
• 1.5 激光熔覆硅化物強化相研究19-22
• 1.6 快速凝固理論22-24
• 1.7 摩擦磨損24-28
• 1.7.1 摩擦24-26
• 1.7.2 磨損26-28
• 本文研究內(nèi)容28-29
• 第二章 試驗材料及設備29-35
• 2.1 實驗材料29-30
• 2.1.1 基體材料的選擇29
• 2.1.2 熔覆粉末材料的選擇29-30
• 2.2 試驗方法與設備30-35
• 2.2.1 激光熔覆系統(tǒng)30-31
• 2.2.2 金相儀器與分析31-32
• 2.2.3 相鑒定及組織分析32-33
• 2.2.4 顯微硬度和顯微壓痕33
• 2.2.5 摩擦磨損試驗33-35
• 第三章 激光熔覆Cr_3Si強化涂層組織和性能研究35-59
• 3.1 涂層成分及工藝參數(shù)35-36
• 3.2 宏觀形貌36-37
• 3.3 組織分析37-44
• 3.3.1 相鑒定37
• 3.3.2 吉布斯自由能計算37-40
• 3.3.3 組織分析40-44
• 3.4 凝固過程分析44-51
• 3.4.1 形核率44-46
• 3.4.2 枝晶尖端端過冷度計算46-48
• 3.4.3 凝固過程分析48-51
• 3.5 微觀力學性能51-53
• 3.5.1 顯微硬度51-52
• 3.5.2 斷裂韌性52-53
• 3.6 摩擦磨損53-57
• 3.6.1 摩擦系數(shù)53-55
• 3.6.2 磨損量55
• 3.6.3 磨痕形貌55-57
• 本章小結57-59
• 第四章 激光熔覆Cr_3Ni_5Si_2強化涂層組織和性能研究59-76
• 4.1 涂層成分及工藝參數(shù)59-60
• 4.2 宏觀形貌60-61
• 4.3 組織分析61-67
• 4.3.1 相鑒定61-62
• 4.3.2 組織分析62-67
• 4.4 凝固過程分析67-70
• 4.4.1 枝晶尖端端過冷度計算67-69
• 4.4.2 凝固模型分析69-70
• 4.5 微觀力學性能70-72
• 4.6 摩擦學性能72-75
• 4.6.1 摩擦系數(shù)72-73
• 4.6.2 磨痕形貌分析73-75
• 本章小結75-76
• 第五章 總結與展望76-78
• 參考文獻78-82
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文及取得的相關科研成果82-83
• 致謝83-84

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 馬琳;原津萍;張平;趙軍軍;;多道激光熔覆溫度場的有限元數(shù)值模擬[J];焊接學報;2007年07期

2 陳列;謝沛霖;;齒面激光熔覆中的防邊緣塌陷工藝研究[J];激光技術;2007年05期

3 孫會來;趙方方;林樹忠;齊向陽;;激光熔覆研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J];激光雜志;2008年01期

4 陳志坤;劉敏;曾德長;馬文有;;激光熔覆裂紋的產(chǎn)生原因及消除方法探究[J];激光雜志;2009年01期

5 鄭暉;韓志仁;陳江;王國棟;;采用激光熔覆方法校軸的試驗研究[J];東北大學學報(自然科學版);2010年12期

6 朱晨光;孫耀寧;于青;;激光熔覆溫度場的數(shù)值模擬研究進展[J];熱加工工藝;2012年08期

7 周思華;郭艷花;晁明舉;劉奎立;;金屬表面激光熔覆處理技術的研究[J];周口師范學院學報;2013年05期

8 郭偉,徐慶鴻,田錫唐;激光熔覆的研究發(fā)展狀況[J];宇航材料工藝;1998年01期

9 郭偉,徐慶鴻,田錫唐;激光熔覆的研究發(fā)展狀況[J];宇航材料工藝;1998年02期

10 李必文,石世宏,王新林;激光熔覆化工閥門的實驗與質(zhì)量控制[J];熱加工工藝;2000年01期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 鄧琦林;謝安寧;周廣才;;激光熔覆修復技術的基礎試驗研究[A];2005年中國機械工程學會年會論文集[C];2005年

2 鄧琦林;謝安寧;周廣才;;激光熔覆修復技術的基礎試驗研究[A];2005年中國機械工程學會年會第11屆全國特種加工學術會議專輯[C];2005年

3 鄧琦林;謝安寧;周廣才;;激光熔覆修復技術的基礎試驗研究[A];2005年中國機械工程學會年會論文集第11屆全國特種加工學術會議專輯[C];2005年

4 張萬紅;方亮;趙剛;;液相分散沉降法制備激光熔覆預涂涂層的研究[A];第五屆全國表面工程學術會議論文集[C];2004年

5 陳暢源;鄧琦林;葛志軍;;激光熔覆中的應力研究[A];上海市激光學會2005年學術年會論文集[C];2005年

6 鄧琦林;;艦船關鍵零件的激光熔覆修復[A];第13屆全國特種加工學術會議論文集[C];2009年

7 王明娣;劉秀波;郭開波;宋成法;傅戈雁;石世宏;;激光熔覆成形件的應力分析與裂紋控制[A];第14屆全國特種加工學術會議論文集[C];2011年

8 王永峰;田欣利;薛春芳;;送粉式激光熔覆能量利用率的分析模型[A];第十屆全國特種加工學術會議論文集[C];2003年

9 黃延祿;楊永強;;雙方程邊界耦合法激光熔覆傳質(zhì)過程數(shù)值模擬[A];中西南十省區(qū)（市）焊接學會聯(lián)合會第九屆年會論文集[C];2006年

10 劉繼常;;激光熔覆工藝理論與試驗研究[A];第15屆全國特種加工學術會議論文集（下）[C];2013年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 翟揚;激光熔覆硼、鈦材料市場海闊天空[N];中國有色金屬報;2003年

2 湯兆宏;激光熔覆專利技術修復綏中電廠80萬千瓦汽輪機圍帶鉚釘損傷[N];中國電力報;2008年

3 記者 趙靜;激光熔覆術成功再造煤礦機械[N];中國煤炭報;2013年

4 本報記者 湯兆宏;成功修復寶鋼自備電廠35萬千瓦汽輪機缸體[N];中國電力報;2008年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 趙彥華;KMN鋼壓縮機葉片激光熔覆修復及后續(xù)加工特性研究[D];山東大學;2015年

2 閆曉玲;激光熔覆再制造零件超聲檢測數(shù)值模擬與實驗研究[D];北京理工大學;2015年

3 方金祥;激光熔覆成形馬氏體不銹鋼應力演化及調(diào)控機制[D];哈爾濱工業(yè)大學;2016年

4 熊征;激光熔覆強化和修復薄壁型零部件關鍵技術基礎研究[D];華中科技大學;2009年

5 黃鳳曉;激光熔覆和熔覆成形鎳基合金的組織與性能研究[D];吉林大學;2011年

6 張慶茂;送粉激光熔覆應用基礎理論的研究[D];中國科學院長春光學精密機械與物理研究所;2000年

7 張三川;送粉激光熔覆陶瓷摻雜復合涂層技術及涂層成形機理研究[D];鄭州大學;2002年

8 李明喜;鈷基合金及其納米復合材料激光熔覆涂層研究[D];東南大學;2004年

9 鄭敏;鈦合金表面激光熔覆制備生物陶瓷涂層及其生物活性研究[D];蘭州理工大學;2008年

10 王明娣;基于光內(nèi)送粉的激光熔覆快速制造機理與工藝研究[D];南京航空航天大學;2008年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 許波;面向綠色再制造的單道激光熔覆幾何特征的研究[D];南京航空航天大學;2011年

2 付志凱;輪軌材料激光溶覆Fe基合金涂層的微觀組織與磨損性能研究[D];西南交通大學;2015年

3 李培源;鋼材表面非晶化工藝與性能研究[D];南京理工大學;2015年

4 許鵬云;灰鑄鐵激光熔覆結合區(qū)石墨相的行為變化及影響工藝研究[D];中國石油大學(華東);2014年

5 袁伊琳;A36鋼表面激光熔覆625鎳基合金熱場的數(shù)值模擬[D];青島科技大學;2016年

6 李紅川;激光熔覆工作臺的設計及其工藝性能實驗研究[D];華北電力大學(北京);2014年

7 田永財;旋耕機刀片表面激光熔覆工藝及其耐磨性研究[D];黑龍江八一農(nóng)墾大學;2016年

8 馬宇;H13鋼表面激光熔覆改性組織性能研究[D];東北大學;2014年

9 王偉娜;選擇性激光熔覆氧化鋁/氧化鋯復合陶瓷的溫度場數(shù)值模擬和實驗研究[D];第四軍醫(yī)大學;2015年

10 毛加成;軋機齒面激光熔覆/沖擊制備自潤滑耐磨涂層工藝研究[D];江蘇大學;2016年

，

本文編號：986259