本文關(guān)鍵詞：激光熔覆硅化物三元合金涂層的組織與性能研究

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【摘要】：激光熔覆技術(shù)近年來發(fā)展迅速,在航空航天、汽車、機械、化工等領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛,產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟和社會效益。激光熔覆是一種先進的表面改性技術(shù),能夠在基體表面制備與其呈冶金結(jié)合的具有耐磨、耐蝕、抗氧化等優(yōu)異性能的熔覆層。過渡金屬W的硅化物(如W5Si3和WSi2)具有熔點高、高溫強度高和潛在的低溫塑性變形能力。但作為金屬間化合物,W的硅化物的室溫脆性較高,作為摩擦磨損零部件的工業(yè)應(yīng)用也受到極大的限制。目前有許多提高金屬硅化物涂層強韌的方法,利用Ni基涂層較高的塑性、韌性與硅化物高強度相結(jié)合的方法成效顯著。Nb的硅化物被看作是極具潛力的高溫結(jié)構(gòu)金屬材料,其固有的高硬度和異常的硬度-溫度關(guān)系使得它有突出的抗磨粒磨損和粘著磨損的能力。本文利用激光熔覆技術(shù),在304不銹鋼與45號鋼表面制備了Ni-W-Si復(fù)合涂層,在T2紫銅表面制備了Ni-Nb-Si涂層。通過多次試驗優(yōu)化參數(shù),最終獲得成形質(zhì)量較高,缺陷較少的單道熔覆層。再使用最優(yōu)參數(shù)進行多道次的搭接,以制備更大面積的熔覆層。利用金相顯微鏡、掃描電鏡、能量色散譜儀、X射線衍射儀觀察并且分析了熔覆層的顯微組織、成分分布及相組成。測試了不同涂層進行了顯微硬度及摩擦磨損測試,對涂層的耐磨性進行了評估。顯微組織及成分分析結(jié)果表明,在304不銹鋼基體上,不同成分的Ni-W-Si激光熔覆涂層微觀組織比較接近,均析出了大量的花瓣狀或胞狀的W5Si3、Cr Si2及(Fe,Ni)復(fù)合相,且其含量隨粉末中W、Si元素含量的升高而升高,對提高涂層的硬度及抗磨損能力有良好的增強作用。在45號鋼基體上,涂層中主要由柱狀晶(Fe-Ni固溶體)與晶間硅化物(W5Si3+WSi2)組成。W含量較高的粉末經(jīng)激光熔覆后會殘余大量未熔W顆粒,涂層凝固過程中產(chǎn)生的新相會以W顆粒為形核中心析出并逐漸將W顆粒完全包裹,最終呈現(xiàn)具有夾心結(jié)構(gòu)的花瓣狀或胞狀組織。在T2紫銅上,不同成分的Ni-Nb-Si激光熔覆層微觀組織比較接近,都由枝晶或柱狀晶的Ni2Si、Nb Si2及Nb5Si3復(fù)合相,及枝晶間的(Ni,Cu)固溶體構(gòu)成。但隨著Nb含量的增多,涂層中的枝晶更加細密,柱狀晶逐漸減少。顯微硬度測試及摩擦磨損測試結(jié)果表明,Ni-W-Si激光熔覆涂層有良好的摩擦磨損抗性,其磨損機制主要為磨粒磨損;高強韌的W5Si3及過飽和Ni基固溶體分布于涂層中,大大提高了涂層的顯微硬度,最高達HV1040,約為不銹鋼基體的4倍,并且使涂層的室溫干滑動摩擦磨損抗性得到顯著增強。在硬質(zhì)合金相Nb Si2、Nb5Si3,過飽和Ni基固溶體對涂層組織的增強作用下,Ni-Nb-Si涂層的顯微硬度及耐磨性相比基體45號鋼有了顯著提高,隨著Nb含量的增多,涂層的硬度得到明顯提高,磨損失重也逐漸減小。涂層的摩擦磨損機制主要為磨粒磨損伴隨微量粘著磨損,并且室溫下的干滑動摩擦磨損抗性得到顯著增強。
【學(xué)位授予單位】：上海工程技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG174.4

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本文編號：1163080