本文關鍵詞：低裂紋敏感性高可靠激光熔覆Ni基復合粉末設計及其性能研究

  更多相關文章： 激光熔覆 Ni基 裂紋 粉末設計 再制造

【摘要】：激光熔覆技術作為再制造工程中的關鍵技術已經(jīng)開展了廣泛的研究,熔覆材料直接決定了熔覆層的性能,Ni基粉末是三大合金粉末體系中最具性價比的一種熔覆層材料,已廣泛應用于耐磨、耐蝕、耐沖擊等多種工況下零件的表面強化與修復。然而,熔覆層裂紋缺陷使Ni基粉末的應用受到限制,采用工藝優(yōu)化策略可以減少熔覆層裂紋產(chǎn)生,但存在一定的局限性。針對現(xiàn)有激光熔覆專用粉末研究較少的現(xiàn)狀,本文基于材料學理論進行分析并通過大量的實驗研究,研究一種低裂紋敏感性高可靠Ni基復合粉末材料,在可靠的激光熔覆層材料方面進行了有益探索。首先,對熔覆層裂紋的產(chǎn)生以及控制機理進行研究與分析。采用無損探傷劑檢測熔覆層裂紋,運用數(shù)碼體式顯微鏡對熔覆層的稀釋率、對基體的潤濕性進行測試,顯微組織由數(shù)碼金相顯微系統(tǒng)觀測與記錄,維氏顯微硬度計測試熔覆層硬度,選用萬能摩擦磨損實驗機對熔覆層耐磨性進行研究,對測試結果進行比較分析。然后,選用常用的Ni基和Co基合金粉末進行激光熔覆實驗,針對大功率下熔覆層研究的缺失進行補充,著重開展了大功率參數(shù)下兩種粉末熔覆層的表面質(zhì)量、稀釋率、裂紋敏感性、顯微組織、顯微硬度以及耐磨性的對比研究,并找出現(xiàn)有熔覆粉末的不足之處。研究結果表明Ni基粉末比Co基粉末擁有更高的熔覆層硬度以及耐磨性,在P=3500 W,v=360 mm/min的參數(shù)下可以獲得無裂紋缺陷的熔覆層;Co基熔覆層只在火口處出現(xiàn)裂紋,而熔覆層主體部分不出現(xiàn)裂紋。但二者都無法達到基體的性能要求�？紤]到Ni基粉末成本更低,通過強化以及成分改進,適合作為機械裝備再制造的熔覆層材料。進一步,使用P=900 W,v=360 mm/min的工藝參數(shù)研究CeO_2,Y_2O_3,Cr的不同添加量對于熔覆層性能的影響,實驗結果表明添加5%的CeO_2可以降低熔覆層的裂紋敏感性、提升表面硬度;添加Y_2O_3可以降低裂紋敏感性,但對熔覆層硬度以及表面質(zhì)量存在不良的影響,不適宜用來改進熔覆層性能;15%添加量的Cr可以明顯減小熔覆層的開裂傾向,同時不對基體性能產(chǎn)生不良影響�；诰Ы鐝娀⒓毦娀�、固溶強化機理設計了一種Ni基復合粉末,屬于Ni-Co-Fe-Cr-Si系材料,采用WC陶瓷相進行性能強化。對制備粉末過程進行了實驗研究,制備粉末的最佳轉(zhuǎn)速為175 r/min,最佳混粉時間為50 min。在多種功率下對不含WC的合金粉末進行熔覆實驗,熔覆層均不出現(xiàn)裂紋。在P=1200 W,v=360 mm/min的工藝參數(shù)下分別進行了WC含量為0%,10%,30%,50%和75%的實驗研究,結果表明30%是WC的最佳含量,此時是熔覆層保證不開裂時可以達到的最高性能狀態(tài),硬度值可達562 HV_(0.2)。使用該粉末制備的熔覆層對20CrMnTi基材的潤濕性較好,熔覆層性能與Ni60A相近且不出現(xiàn)熔覆層裂紋,是一種低裂紋敏感性的高可靠熔覆層材料。本文不僅為激光熔覆專用粉末的設計提供了參考,同時為受損零部件的激光熔覆再制造修復提供了技術支持以及一定的理論指導,對激光熔覆技術實現(xiàn)工業(yè)化應用做出一定貢獻。
【關鍵詞】：激光熔覆 Ni基 裂紋 粉末設計 再制造
【學位授予單位】：青島理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要9-11
• Abstract11-14
• 第1章 緒論14-24
• 1.1 引言14-15
• 1.2 再制造技術與工藝15-16
• 1.3 激光熔覆技術研究現(xiàn)狀16-21
• 1.3.1 激光熔覆技術的特點17
• 1.3.2 激光熔覆工藝系統(tǒng)構成17-18
• 1.3.3 激光熔覆技術與工藝國內(nèi)外研究現(xiàn)狀18-19
• 1.3.4 激光熔覆裂紋的產(chǎn)生與抑制19-21
• 1.4 激光熔覆合金粉末體系與Ni基粉末應用現(xiàn)狀21-22
• 1.4.1 激光熔覆合金粉末體系21
• 1.4.2 Ni基粉末應用現(xiàn)狀21-22
• 1.5 論文的研究目的與內(nèi)容22-24
• 1.5.1 本文的研究目的22
• 1.5.2 本文的研究內(nèi)容22-24
• 第2章 激光熔覆實驗系統(tǒng)構建與熔覆層性能測試方法研究24-32
• 2.1 激光熔覆實驗材料24-25
• 2.1.1 基體材料24-25
• 2.1.2 熔覆粉末材料25
• 2.2 激光熔覆實驗設備與方法25-27
• 2.2.1 半導體激光器25
• 2.2.2 光纖激光器25-26
• 2.2.3 激光熔覆方法26-27
• 2.3 熔覆層測試設備及方法27-31
• 2.3.1 熔覆層宏觀分析27-29
• 2.3.2 熔覆層顯微組織分析29
• 2.3.3 熔覆層性能測試29-31
• 2.4 本章小結31-32
• 第3章 現(xiàn)有Ni基粉末激光熔覆性能分析及比較32-48
• 3.1 現(xiàn)有Ni基合金粉末特性與適用性分析32
• 3.2 單道激光熔覆實驗32-42
• 3.2.1 實驗設計32-34
• 3.2.2 熔覆層的宏觀形貌34-35
• 3.2.3 熔覆層的裂紋敏感性35-37
• 3.2.4 熔覆層的稀釋率37
• 3.2.5 熔覆層的顯微組織分析37-40
• 3.2.6 熔覆層的硬度測試40-42
• 3.3 多道搭接熔覆實驗42-47
• 3.3.1 實驗設計42-43
• 3.3.2 熔覆層質(zhì)量及裂紋敏感性43-44
• 3.3.3 熔覆層的稀釋率44-45
• 3.3.4 熔覆層的表面硬度45
• 3.3.5 熔覆層的摩擦磨損性能測試45-47
• 3.4 本章小結47-48
• 第4章 金屬及化合物對Ni基合金粉末熔覆層裂紋敏感性及性能影響48-62
• 4.1 引言48
• 4.2 CeO_2對于Ni基熔覆層的影響48-53
• 4.2.1 實驗設計48
• 4.2.2 熔覆層的宏觀形貌48-49
• 4.2.3 熔覆層的裂紋敏感性49-50
• 4.2.4 熔覆層的稀釋率50-51
• 4.2.5 熔覆層對基體的潤濕性51-52
• 4.2.6 熔覆層的硬度測試52-53
• 4.3 Y_2O_3對于Ni基熔覆層的影響53-57
• 4.3.1 實驗設計53
• 4.3.2 熔覆層的宏觀形貌53-54
• 4.3.3 熔覆層的裂紋敏感性54
• 4.3.4 熔覆層的稀釋率54-55
• 4.3.5 熔覆層對基體的潤濕性55-56
• 4.3.6 熔覆層的硬度測試56-57
• 4.4 Cr元素對于Ni基熔覆層的影響57-60
• 4.4.1 實驗設計57
• 4.4.2 熔覆層的宏觀形貌57-58
• 4.4.3 熔覆層的裂紋敏感性58
• 4.4.4 熔覆層的稀釋率58-59
• 4.4.5 熔覆層對基體的潤濕性59
• 4.4.6 熔覆層的硬度測試59-60
• 4.5 Ni基合金粉末成分與基體材料匹配關系圖譜的構建60-61
• 4.6 本章小結61-62
• 第5章 低裂紋敏感性高可靠Ni基復合粉末設計、制備與性能分析62-70
• 5.1 新型Ni基復合粉末開發(fā)技術路線62-63
• 5.2 新型Ni基復合粉末成分設計63-64
• 5.3 新型Ni基復合粉末的制備64-65
• 5.4 新型Ni基復合粉末性能強化實驗與分析65-68
• 5.4.1 實驗設計65-66
• 5.4.2 熔覆層的宏觀形貌66
• 5.4.3 熔覆層的裂紋敏感性66-67
• 5.4.4 熔覆層的稀釋率67
• 5.4.5 熔覆層對基體的潤濕性67-68
• 5.4.6 熔覆層的硬度測試68
• 5.5 新型Ni基復合粉末與現(xiàn)有粉末的性能比較與分析68-69
• 5.6 本章小結69-70
• 第6章 總結與展望70-72
• 6.1 工作總結70-71
• 6.2 工作展望71-72
• 參考文獻72-80
• 攻讀碩士學位期間論文發(fā)表及科研情況80-82
• 致謝82

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王成磊;張光耀;高原;宋沂澤;;Y_2O_3在6063鋁合金表面激光熔覆Ni基熔覆層中的作用機制[J];稀有金屬;2016年03期

2 Gui-rong Yang;Chao-peng Huang;Wen-ming Song;Jian Li;Jin-jun Lu;Ying Ma;and Yuan Hao;;Microstructure characteristics of Ni/WC composite cladding coatings[J];International Journal of Minerals Metallurgy and Materials;2016年02期

3 鄧德偉;孫晉華;王鑫林;張洪潮;;激光功率對激光熔覆鎳基合金涂層組織與性能的影響[J];稀有金屬;2016年01期

4 ;工業(yè)和信息化部節(jié)能司組織召開:“十三五”機電產(chǎn)品再制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展思路研討會[J];表面工程與再制造;2015年05期

5 馮愛新;陳風國;裴紹虎;薛偉;章正剛;呂豫文;莊緒華;印成;;激光熔覆對304不銹鋼表面摩擦磨損性能的影響[J];材料熱處理學報;2015年08期

6 蔡養(yǎng)川;羅震;;Cr對高強鋼焊條焊縫組織和性能的影響[J];焊管;2015年06期

7 馮愛新;呂豫文;王術新;薛偉;裴紹虎;章正剛;曹宇鵬;李峰平;;304不銹鋼表面激光熔覆Ni60/石墨/MoS_2復合涂層組織[J];材料熱處理學報;2015年04期

8 俞曠;歐陽權;;T91鋼焊接接頭弧坑裂紋分析[J];電焊機;2014年10期

9 楊寧;吳旌賀;;粉末含量和激光功率對熔覆涂層裂紋敏感性的影響[J];應用激光;2014年05期

10 韓立影;張雪;王亞男;張峻巍;邵培英;馬云龍;;激光功率對Ni基WC熔覆層組織的影響[J];金屬熱處理;2014年09期

，

本文編號：1016161