【摘要】：激光熔覆是一個(gè)經(jīng)高能熱源快速加熱熔化,并在光斑移開之后快速冷卻的過程,在快冷的過程中涂層和基材間的熱膨脹系數(shù)、楊氏模量、導(dǎo)熱系數(shù)的不同以及金屬溶液粘度大等原因可能形成裂紋、氣孔等缺陷,而缺陷的存在將會(huì)降低涂層的壽命或是其使用性能,嚴(yán)重時(shí)會(huì)使涂層無法使用,這會(huì)為生產(chǎn)帶來不必要的經(jīng)濟(jì)損失,給使用過程中帶來安全隱患。根據(jù)以上特點(diǎn),本文綜合機(jī)械振動(dòng)和磁場(chǎng)的性能特點(diǎn)設(shè)計(jì)了一種復(fù)合場(chǎng)裝置,并用該裝置輔助激光熔覆在45鋼表面制備出了Fe60合金涂層,借助OM、SEM對(duì)復(fù)合場(chǎng)輔助激光熔覆鐵基涂層的涂層形貌以及熱影響區(qū)的深度進(jìn)行了分析,除以上兩種測(cè)試手段外,還結(jié)合XRD、EDS等分析測(cè)試方法分析了涂層的相組成、晶體結(jié)構(gòu),測(cè)試了涂層的硬度及耐蝕性能。此外,在上述測(cè)試基礎(chǔ)上探討了涂層形貌及熱影響區(qū)深度于復(fù)合場(chǎng)工藝參數(shù)間的關(guān)系,分析了復(fù)合場(chǎng)對(duì)涂層內(nèi)部熔覆缺陷的影響,并研究了復(fù)合場(chǎng)可以改善涂層組織結(jié)構(gòu)的原因。以期能夠改善涂層組織、提高熔覆質(zhì)量,為激光熔覆在實(shí)際應(yīng)用中提供一個(gè)切實(shí)可行的新方法。在穩(wěn)恒磁場(chǎng)勵(lì)磁電流為3.2 A、振幅為3檔(振動(dòng)頻率固定為100 Hz)時(shí)涂層表面質(zhì)量及涂層組織結(jié)構(gòu)都得到明顯改善。在未施加輔助場(chǎng)時(shí)熱影響區(qū)深度為845μm,復(fù)合場(chǎng)參數(shù)最大狀態(tài)時(shí)為590μm,振動(dòng)3檔時(shí)為519μm,勵(lì)磁電流為3.2 A時(shí)為580μm。雖然復(fù)合場(chǎng)減小熱影響區(qū)深度的作用也比較明顯,但比單一場(chǎng)時(shí)候要弱。同時(shí)復(fù)合場(chǎng)還有助于減少涂層中的裂紋數(shù)量以及長(zhǎng)度。涂層中組織主要包含胞狀晶、樹枝晶以及等軸晶,且涂層底部胞狀晶最多。但輔助場(chǎng)的加入有細(xì)化晶粒的作用,同時(shí)還能使胞狀晶和樹枝晶向等軸晶轉(zhuǎn)變,通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)單一場(chǎng)時(shí)振動(dòng)場(chǎng)對(duì)涂層底部細(xì)化作用效果明顯中上部,使涂層底部的胞狀晶細(xì)化形成等軸晶或使樹枝晶被打斷成為短小樹枝晶,涂層中上部也存在晶粒細(xì)化,較底部而言變化較小;磁場(chǎng)對(duì)晶粒細(xì)化效果與振動(dòng)場(chǎng)相反,在涂層中上部更為顯著。復(fù)合場(chǎng)作用下不僅能兼顧振動(dòng)場(chǎng)與磁場(chǎng)的作用,還能增強(qiáng)磁場(chǎng)在涂層中上部對(duì)晶粒的細(xì)化作用。此外,復(fù)合場(chǎng)還可有效較小稀釋區(qū)深度,未加輔助場(chǎng)時(shí)結(jié)合區(qū)深度為2.77μm、振幅為3檔,穩(wěn)恒磁場(chǎng)電流為3.2 A時(shí)結(jié)合區(qū)深度為1.75μm、加單一振動(dòng)場(chǎng)時(shí)結(jié)合區(qū)深度為1.94μm、加單一磁場(chǎng)時(shí)結(jié)合區(qū)深度為1.92μm,可見復(fù)合場(chǎng)狀態(tài)下有助于增強(qiáng)單一磁場(chǎng)或是振動(dòng)場(chǎng)的降低熱穿透的作用。輔助場(chǎng)的引入并不會(huì)改變涂層中的相結(jié)構(gòu),涂層主要相結(jié)構(gòu)包括Fe-Cr、(Fe,Ni)、Ni-Cr-Fe固溶體以及Fe23(C,B)6化合物,但EDS結(jié)果表明復(fù)合場(chǎng)的輔助作用有利于傳質(zhì),可提高Fe-Cr合金含量。復(fù)合場(chǎng)能夠有效起到細(xì)化晶粒,改善涂層組織結(jié)構(gòu),和傳質(zhì)的作用,有助于提高涂層性能。復(fù)合場(chǎng)參數(shù)最大時(shí)制備的涂層顯微硬度和耐蝕性能表現(xiàn)最佳,顯微硬度最大值可達(dá)702 HV0.2,耐蝕性也得到增強(qiáng)。
【圖文】：

備出紅寶石激光器，就在當(dāng)年在蘇聯(lián)尼古拉 即產(chǎn)生。此后大功率二氧化碳激光器也于 1965技術(shù)的發(fā)展提供了良好的設(shè)備基礎(chǔ)，并在諸多稱之為激光熔敷或是激光包覆，是繼激光器發(fā)術(shù)，始于上個(gè)世紀(jì) 70 年代。激光熔覆技術(shù)主要通過對(duì)不同的材料進(jìn)行熔覆從而得到性能不同溫抗氧化性等，可以針對(duì)不同的使用工況對(duì)熔求又節(jié)約了原料和成本。激光熔覆是一個(gè)復(fù)雜含了眾多參數(shù)，涂層質(zhì)量由功率、掃描速度、流速、重熔率、粉末組成等多個(gè)因素共同決定[

文熔覆方式，也會(huì)使用不同的熔覆粉末，當(dāng)激光送粉時(shí)，所選用的粉末粒度通常較大，而預(yù)置可采用粒度較小的粉末，，原因在于相同提及的致其表面張力越大，以至出現(xiàn)如同面粉般的團(tuán)粉末因氣流量較小而無法分散或是送粉管道堵順利進(jìn)行。圖 1.2 為激光熔覆粉末供給示意圖。
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG174.4

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2593739