發(fā)布時間：2018-01-08 23:20

  本文關(guān)鍵詞：激光熔覆Cu_p增強Fe基復(fù)合涂層微結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變機制的研究　出處：《南昌航空大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 激光熔覆 激光掃描速度 富鐵顆粒 富銅顆粒 液相分離 裂紋

【摘要】：激光熔覆技術(shù)具有熔覆層與基體結(jié)合強度高,熔覆過程中熱影響區(qū)及熱變形小,組織致密,容易實現(xiàn)機械自動化等一系列優(yōu)點,被廣泛應(yīng)用在航空、航天、模具、汽車工業(yè)、化工等領(lǐng)域。激光熔覆材料包括Ni基、Co基、Fe基合金粉末及金屬-陶瓷復(fù)合粉末。其中,鐵基合金粉末因價格低廉,與鋼鐵基材的成分相近,潤濕性好,結(jié)合強度高等特性,具有最廣闊的應(yīng)用前景。但是,鐵合金熔覆層的硬度、耐磨性能等有待進一步提高,涂層中容易產(chǎn)生裂紋也是亟待解決的問題之一。因此,本文采用激光熔覆技術(shù),利用銅鐵合金液相分離特性,采用原位生成增強相富Cu顆粒(Cup)的方法在A3鋼板表面制備具有高硬度的Cup增強Fe基復(fù)合涂層,研究了激光工藝參數(shù)及化學(xué)成分對涂層宏觀尺寸、顯微結(jié)構(gòu)與涂層性能等的影響,得到的主要結(jié)果如下:控制其余工藝參數(shù)不變,當(dāng)增加激光掃描速度時,Cup增強Fe基單道涂層的高度和寬度減小,稀釋率變化不大;當(dāng)增加激光功率時,涂層寬度變化不大,涂層高度增大。在A3鋼板表面激光熔覆Cup增強Fe基多道涂層的最優(yōu)工藝參數(shù)為:P=2 kW,Vp=10 g/min,Db=5.0 mm,Vs=8 mm/s,搭接率40%。激光熔覆Cup增強Fe基單道復(fù)合涂層由α-Fe和ε-Cu組成。涂層出現(xiàn)分層,由底部的富鐵層和頂端的富銅層組成。由于銅鐵的液相分離,涂層底部結(jié)構(gòu)為富銅顆粒彌散分布在富鐵基體中;涂層頂部的結(jié)構(gòu)為富鐵顆粒彌散分布在富銅基體中。同時,顆粒物中還發(fā)生二次液相分離現(xiàn)象。另外,涂層內(nèi)富鐵層的凝固具有方向性,從基材向上的顯微結(jié)構(gòu)依次為平面晶→胞狀晶→樹枝晶→等軸晶。隨激光掃描速度的增加,富鐵基體的晶粒變細小,富銅顆粒也變得細小且彌散。但是,當(dāng)激光掃描速度增加到12mm/s時,富銅顆粒的尺寸變化得大小不一。激光熔覆層的抗電化學(xué)腐蝕性能與銅含量、激光掃描速度及熔覆層表面質(zhì)量有關(guān),銅含量的增加能提高激光熔覆Cup增強Fe基復(fù)合涂層的抗電化學(xué)腐蝕性能。激光熔覆層的顯微硬度會隨著激光掃描速度的增加而增大,其中存在第二相顆粒強化、彌散強化、固溶強化和細晶強化等多種強化機制。當(dāng)激光掃描速度為12mm/s時,制備的Cu20Fe80和Cu35Fe65多道涂層中觀察到裂紋和氣孔。獲得大小均勻的富銅或富鐵顆粒,提高這些顆粒的彌散程度,降低熔覆層與基材間的溫度梯度等方法均能有效改善熔覆層的開裂敏感性。
[Abstract]:The laser cladding technology of cladding layer and the substrate bonding strength is high, the cladding process of heat affected zone and thermal deformation small, compact structure, easy to implement a series of mechanical automation, is widely used in aviation, aerospace, mold, automotive industry, chemical industry and other fields. Laser cladding materials including Ni, Co base, Fe base alloy powder and metal ceramic composite powder. The Fe based alloy powder for low prices, and steel material with similar composition, wettability and bonding strength and other characteristics, is the most promising. However, the cladding layer of iron alloy hardness and wear resistance of the coating need to be further improved. Which is easy to produce cracks and problems to be solved. Therefore, this paper using laser cladding technique, using the characteristic of liquid phase separation of Cu Fe alloys, in-situ reinforced phase Cu rich particles (Cup) method with high hardness was made on the surface of A3 steel plate The Cup reinforced Fe based composite coatings, the effects of laser processing parameters and chemical composition of macroscopic size on coating microstructure and influence the coating performance, the main results obtained are as follows: the control of the other parameters constant, the increase of laser scanning speed, Cup enhanced Fe based single coating height and width decreases, the dilution rate little change; when the laser power increases, the coating width changed little, the coating height increases enhanced. The optimum process parameters of Fe based multi-layer coating on the surface of A3 steel laser cladding Cup: P=2 kW, Vp=10 g/min, Db=5.0 mm, Vs=8 mm/s, Fe based composite coating reinforced by single channel -Fe and -Cu alpha epsilon lap the rate of 40%. laser cladding Cup coating. Delamination, composed of copper rich layer of iron rich layer at the bottom and top of the copper and iron. Due to the liquid phase separation, coating bottom structure of Cu rich particles dispersed in the iron rich matrix structure for top coating; Iron rich particles dispersed in the copper rich matrix. At the same time, the separation of two fluid particles in the phenomenon also occurred. In addition, the solidification of the Fe rich layer in the coating from the substrate with a directional microstructure to turn to plane crystal cellular crystal, dendrite to equiaxed grains with increasing laser. The scanning speed of grain, iron rich matrix becomes fine, copper rich particles became fine and dispersion. However, when the laser scanning speed increased to 12mm/s, copper rich particle size changes with different sizes. The laser cladding layer and the corrosion resistance of the copper content, the laser scanning speed and cladding layer the surface quality, the increase of copper content can improve the laser cladding Cup enhanced the electrochemical corrosion resistance of Fe composite coating. The microhardness of the laser cladding layer increases with the increase of laser scanning speed, which are strengthening, second phase particle dispersion strengthening, solid solution strengthening And the fine grain strengthening and other strengthening mechanism. When the laser scanning speed of 12mm/s, observed cracks and porosity of prepared Cu20Fe80 and Cu35Fe65 multi coating. Obtain uniform rich copper or iron rich particles, increase the dispersion degree of these particles, the lower cladding layer and the substrate between the temperature gradient method can effectively improve the cracking of cladding layer.

【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(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：1399092