【摘要】：激光熔覆技術由于具有對基體材料的熱影響作用小,基體變形程度小和生產(chǎn)效率高等特點,被廣泛用于復合涂層、多金屬涂層零件的制備以及易損零件的修復再制造領域。718合金具有較好的高溫強度、高的抗氧化性、耐腐蝕性等優(yōu)異性能,被廣泛應用于航空發(fā)動機、燃氣輪機、渦輪發(fā)動機等最熱端零部件,通常使用工況環(huán)境非常惡劣,改善其性能也顯得極為重要,因此將激光熔覆技術引進718合金零件的表面修復、表面改性以及再制造領域,可以獲得較好的經(jīng)濟效益。稀土氧化物具有凈化、變質(zhì)、改善組織以及合金化等優(yōu)良作用,用稀土氧化物對激光熔覆718合金進行改性,可以提高合金的耐蝕性、高溫抗氧化性等。本文采用激光熔覆的方法在45鋼基體上獲得分別添加有不同含量稀土氧化物Ce O_2和La_2O_3的Inconel718合金熔覆層,通過SEM、EDS、OM及X射線衍射對718合金熔覆層的微觀組織、形貌、物相結(jié)構(gòu)、熔覆層與基體結(jié)合處的元素含量變化、成分分布及組織特征對等進行了研究分析。對熔覆層的顯微硬度進行了檢測,并對718合金熔覆層在1000℃高溫環(huán)境下的抗氧化性能、室溫酸性環(huán)境下的耐腐蝕性能進行了測試,分析討論了稀土氧化物的添加對激光熔覆718合金熔覆層組織和性能的影響。結(jié)果表明:1.在718合金粉末中添加兩種不同類型的稀土氧化物Ce O_2和La_2O_3得到的熔覆層與基體45鋼均能夠形成良好的冶金結(jié)合,加入稀土氧化物后得到的718合金熔覆層表面質(zhì)量顯著優(yōu)化,組織也更加的均勻致密,熔覆層中生成的Laves相含量降低,說明加入稀土氧化物后熔覆層中的Nb偏析現(xiàn)象得到了減弱。2.添加兩種不同類型的稀土氧化物Ce O_2和La_2O_3得到的718合金激光熔覆層,物相組成結(jié)構(gòu)發(fā)生了明顯的變化,表現(xiàn)在:未添加稀土氧化物的718合金熔覆層主要由(Fe,Ni)、Cu_(3.8)Ni、Cu Ni_2Ti、(Nb_(0.03)Ti_(0.97))Ni_3等鐵、銅、鈦和鈮等元素的化合物組成;添加了稀土氧化物La_2O_3得到的熔覆層中出現(xiàn)了Cu_4Ti_3、La_5Si_3以及其他La的化合物等新相;添加了稀土氧化物Ce O_2的熔覆層除了(Fe,Ni)、Cu_(3.8)Ni、Cu Ni_2Ti、(Nb_(0.03)Ti_(0.97))Ni_3等化合物,還生成了微量的Cu_(3.8)Ni以及Ce的化合物等新相。同時相比未添加稀土氧化物的熔覆層,添加0.7%La_2O_3后,促進熔覆層中Fe,Cr,Mo向基體區(qū)域擴散,而Ni,Nb向熔覆層區(qū)域擴散;添加0.6%Ce O_2后,促進熔覆層中Fe,Cr元素向熔覆層區(qū)域擴散,并且兩種元素的含量呈降低趨勢,而熔覆層區(qū)域Ni,Mo,Nb元素含量高于基體區(qū)域。加入稀土氧化物激光熔覆718合金熔覆層表面的顯微硬度明顯提升,且硬度變化趨于均勻穩(wěn)定。3.經(jīng)1000℃、100h高溫氧化后,與未添加稀土氧化物的熔覆層相比,加入稀土氧化物Ce O_2和La_2O_3的合金熔覆層表面形成了厚度均勻、組織致密的氧化膜,主要物相組成為(Ni,Zn,Fe)Fe_2O_4、(Ni,Co)Cr_2O_4、Cu Mn_2O_4等尖晶石結(jié)構(gòu)氧化物,熔覆層氧化增重曲線變化比較平緩,表明加入稀土氧化物可以顯著提高激光熔覆718合金熔覆層的高溫抗氧化性。且La_2O_3含量為0.7%和Ce O_2含量為0.6%時熔覆層的高溫抗氧化性能最優(yōu)。4.室溫5%稀硫酸環(huán)境下,與未添加稀土氧化物的718合金熔覆層相比,加入稀土氧化物Ce O_2和La_2O_3后使得熔覆層的耐酸腐蝕性顯著增強,且La_2O_3含量為0.7%和Ce O_2含量為0.6%時熔覆層耐腐蝕性能最優(yōu)。綜合分析不同稀土氧化物的類型和含量對激光熔覆718合金熔覆層組織和性能的影響,適當含量稀土氧化物的添加,對提高熔覆層的表面質(zhì)量、改善鈮的偏析、提高熔覆層高溫抗氧化性和耐酸腐蝕性能有益。相比其他稀土氧化物含量,添加0.7%wt.的La_2O_3和0.6%wt.的Ce O_2時熔覆層的綜合性能最好,且前者的綜合性能高于后者的。
【學位授予單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG174.44

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