Fe基非晶合金具有獨(dú)特的長程無序點(diǎn)陣結(jié)構(gòu),表現(xiàn)出硬度高和優(yōu)良的耐磨抗腐蝕性,在工業(yè)中被廣泛應(yīng)用于航空航天關(guān)鍵零部件、煤礦石油開采重要結(jié)構(gòu)件、輪船相關(guān)動(dòng)力零件、以及各類零件的模具制造過程,以提高服役性能。激光熔覆作為一種新興的材料表面處理及高效制備技術(shù),在航空航天、車輛制造、能源等方面具有有較多應(yīng)用。本文采用常規(guī)及超高速兩種線速度下的激光熔覆技術(shù)成功制備了Fe基非晶涂層,并對(duì)涂層進(jìn)行了工藝性分析、顯微組織分析、相組成分析,并同時(shí)計(jì)算了不同線速度下涂層的非晶含量。最后,通過數(shù)值模擬手段分析不同工藝下熔池特征溫度參數(shù)的變化規(guī)律,并結(jié)合溫度場計(jì)算結(jié)果分析涂層組織形成原理。本文首先采用熱差分析法驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)用Fe Cr Mo BC粉末的非晶形成能力,通過計(jì)算得到Fe基非晶粉末的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度gT約為622℃,晶化溫度xT約為647℃,過冷卻液相區(qū)寬度xΔT約為25℃。結(jié)合Kissinger公式計(jì)算了非晶材料的晶化激活能約為218.7KJ/mol。常規(guī)激光熔覆工藝下隨激光功率的增加單道涂層的厚度、寬度、稀釋率等宏觀特征也變大,過大的稀釋率會(huì)導(dǎo)致熔池成分的非晶形成能力（GFA）下降,涂層無法保持非晶態(tài)... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：98 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

不同溫度下非晶涂層的磨痕形貌

障?的1.6×10-4A/cm2，形成的鈍化膜修復(fù)能力也越強(qiáng)。高涵[22]等人采用活性高速燃?xì)饣鹧鎳娡考夹g(shù)制備了Fe基非晶涂層，并對(duì)不同工藝下涂層的耐磨性進(jìn)行了分析。研究表明，涂層組織主要為非晶態(tài)結(jié)構(gòu)非晶含量約為91.3%，同時(shí)還存在少許晶化相Cr2B、M23(C,B)6、α-Fe等。干磨測試中易在裂紋、孔隙等缺陷位置誘發(fā)疲勞剝層磨損，同時(shí)還存在一定的氧化磨損，摩擦系數(shù)為0.6。在高頻摩擦過程中界面層氧化、層狀結(jié)構(gòu)加速脫落，磨損深度約為14.7μm。同時(shí)在涂層內(nèi)應(yīng)力作用下，片層因裂紋萌生而脫落，最終發(fā)生疲勞磨損，如圖1-2所示。圖1-2磨損機(jī)制示意圖汪唯[23]研究了不同體系粉末下超音速火焰噴涂Fe基非晶涂層的結(jié)構(gòu)及性能，研究表明：通過在非晶粉末表面包覆抗氧化粉末，可有效降低涂層的氧化程度，使得涂層氧含量從8.66（at）%下降至2.53（at）%，同時(shí)提高涂層的強(qiáng)度與韌性，其結(jié)合強(qiáng)度可達(dá)35MPa，斷裂韌性4.8MPa·m1/2。由于脆性氧化物的減少，降低了涂層的裂紋傾向，耐磨性能也得到提高，摩擦系數(shù)為0.28相比純非晶粉末降低了34%。同時(shí)涂層具有更強(qiáng)的抗氧化性，氧化增重1.3%，僅為純非晶涂層的1/4。趙仁亮[24]研究了FeCrNiMoBSi體系超音速火焰噴涂涂層的結(jié)構(gòu)與性能，研究表明：當(dāng)添加5%的Ni元素時(shí)，涂層的非晶形成能力最強(qiáng)，可達(dá)42.6%，且與基體結(jié)合強(qiáng)度最高為43.3MPa，此時(shí)涂層的硬度可達(dá)到893HV，孔隙率較低為2.8%。但過量添加Ni元素會(huì)破壞Fe-Si固溶體體系，使得非晶含量降低，硬度和耐腐蝕性能也隨之下降。王欽佳[25]等人采用超音速火焰噴涂工藝制備了Fe基非晶涂層并獲得了優(yōu)化的工藝參數(shù)，結(jié)果顯示：涂層呈片狀或帶狀結(jié)構(gòu)，與基體結(jié)合致密，結(jié)合強(qiáng)度超過55MPa。（2）電弧噴涂電弧噴涂是利用電弧能量熔化涂層材料，并采

術(shù)采用惰性氣體做保護(hù)氣，因此涂層含氧量較低，同時(shí)等離子電弧與常規(guī)電弧相比其噴射速度、噴射溫度都更高，制備的涂層致密性也更強(qiáng)[29]。AshishSingh[30]等學(xué)者采用等離子噴涂的方式實(shí)現(xiàn)了Fe基非晶涂層在Al基體表面的制備，并對(duì)其硬度及耐磨性進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，在非晶合金的結(jié)晶溫度以下加工，采用合適的工藝等離子噴涂可制備出400μm以上厚度的Fe48Cr15Mo14Y2C15B6非晶涂層。隨著噴涂溫度的增加，涂層中Al基體的含量呈不斷增大的趨勢，其原因可能是Al的強(qiáng)塑性流動(dòng)導(dǎo)致其不斷滲透到非晶粉末中，如圖1-3所示。在后續(xù)是的摩擦磨損實(shí)驗(yàn)中，可以發(fā)現(xiàn)碎屑對(duì)涂層不斷作用的疲勞磨損是其主要的磨損機(jī)制，摩擦系數(shù)較低的主要原因可能是基體浸潤使得涂層中存在較軟的相，不僅使涂層磨損得更快，還會(huì)提供一定的潤滑作用。圖1-3噴涂溫度分別為575℃(a-c)和590℃(d-f)下界面上元素的分布

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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