大多數(shù)零件的失效都是由零件表面發(fā)生的磨損、腐蝕、壓潰和扭曲甚至疲勞斷裂所引起的。從表面開始并慢慢地向內(nèi)部蔓延,逐漸地演變成各類裂紋源痕跡,最后導致斷裂促使整個零件報廢。采用等離子噴涂和激光重熔技術復合工藝對基材表面進行強化處理,可以有效地提高基材表面耐磨、耐高溫和耐沖蝕等相關性能,促使更多高熔點高硬度材料被廣泛應用,拓寬了材料使用范圍。本文采用等離子噴涂設備在45鋼表面上制備了Fe基Ni/WC涂層,再進行激光重熔處理。并建立三維有限元分析模型,探討了激光重熔工藝參數(shù)對重熔過程溫度場變化規(guī)律的影響,深入研究了激光重熔Fe基Ni/WC陶瓷涂層工藝參數(shù)優(yōu)化的界面行為,并基于響應曲面法建立激光重熔工藝參數(shù)與涂層孔隙率之間預測模型。主要研究成果包括以下幾方面:（1）通過熱結構有限元基本理論,施加合理的熱邊界條件。計算出相應材料熱物性參數(shù),選取高斯移動熱源模型。通過ANSYS有限元軟件建立激光重熔三維溫度場模型,得出了不同激光工藝參數(shù)下重熔過程溫度場的變化情況。為后續(xù)章節(jié)中實驗過程參數(shù)的優(yōu)化提供了理論支撐。（2）采用SEM設備檢測出噴涂層界面分布著較大的孔洞和明顯的層間裂紋,表現(xiàn)為機械結合,經(jīng)激光... 

【文章來源】：江西理工大學江西省

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究的背景和意義
    1.2 課題來源
    1.3 熱噴涂技術
        1.3.1 等離子噴涂技術
        1.3.2 等離子噴涂存在的優(yōu)點和不足
    1.4 激光表面改性技術
        1.4.1 激光重熔技術原理
        1.4.2 激光重熔工藝特點
        1.4.3 激光工藝參數(shù)對復合涂層質(zhì)量影響
    1.5 激光重熔層微觀缺陷的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.5.1 激光重熔層微觀缺陷產(chǎn)生的研究現(xiàn)狀
        1.5.2 激光重熔層微觀缺陷消除的研究現(xiàn)狀
    1.6 激光重熔有限元模擬的研究現(xiàn)狀
    1.7 研究的主要內(nèi)容
第二章 實驗材料、設備及方法
    2.1 實驗材料
        2.1.1 基體材料的選擇
        2.1.2 涂層材料的選擇
    2.2 實驗設備及過程
        2.2.1 等離子噴涂設備
        2.2.2 激光重熔設備
    2.3 組織與性能測試
        2.3.1 微觀組織
        2.3.2 孔隙率測定
        2.3.3 顯微硬度
        2.3.4 二次枝晶間距
    2.4 文章小結
第三章 基于ANSYS的激光重熔溫度場有限元分析
    3.1 激光重熔溫度場的熱分析理論
    3.2 激光重熔有限元模型的建立
        3.2.1 模型建立及網(wǎng)格劃分
        3.2.2 激光熱源的確定
        3.2.3 材料熱物性參數(shù)
        3.2.4 工藝參數(shù)的設置
    3.3 溫度場分布
    3.4 激光功率對溫度場的影響
        3.4.1 同一時刻的溫度場分析
        3.4.2 不同節(jié)點的溫度場分析
        3.4.3 實驗驗證
    3.5 掃描速度對溫度場的影響
        3.5.1 同一時刻的溫度場分析
        3.5.2 不同節(jié)點的溫度場分析
        3.5.3 實驗驗證
    3.6 本章小結
第四章 激光重熔層工藝參數(shù)優(yōu)化的界面行為研究
    4.1 等離子噴涂的微觀形貌
    4.2 激光功率對重熔層界面微觀組織及性能的影響
        4.2.1 微觀形貌
        4.2.2 物相分析
        4.2.3 界面元素分布
        4.2.4 孔隙率分析
        4.2.5 顯微硬度分析
    4.3 掃描速度對重熔層界面微觀組織及性能的影響
        4.3.1 微觀形貌
        4.3.2 物相分析
        4.3.3 界面元素分布
        4.3.4 枝晶生長行為
        4.3.5 顯微硬度分析
    4.4 本章小結
第五章 基于響應曲面法的重熔層孔隙率工藝參數(shù)優(yōu)化
    5.1 響應曲面方法概述
        5.1.1 響應曲面法的特點
        5.1.2 響應曲面法的分類
    5.2 試驗設計與分析
        5.2.1 顯著性分析與響應方程的建立
        5.2.2 孔隙率的響應曲面
        5.2.3 模型最優(yōu)預測
    5.3 本章小結
第六章 總結與展望
    6.1 主要研究結論
    6.2 展望
參考文獻
致謝
攻讀學位期間的研究成果


【參考文獻】：
期刊論文
[1]H13鋼表面ZrO2-8%Y2O3涂層多道搭接激光重熔溫度場數(shù)值模擬[J]. 馮浩源,孫登月,陳鵬,謝久明,趙建兵.  焊接技術. 2016(10)
[2]等離子噴涂技術研究現(xiàn)狀[J]. 朱昱,魏金棟,周燕琴,張宇,李小武,倪紅軍.  現(xiàn)代化工. 2016(06)
[3]等離子噴涂成形技術的研究現(xiàn)狀和應用進展[J]. 徐玄,顧進躍,顧偉華,王躍明,熊翔,解路.  中國鎢業(yè). 2015(03)
[4]響應曲面法優(yōu)化超音速等離子噴涂Al2O3-40%TiO2涂層工藝[J]. 劉明,王海軍,姜祎,宋亞南,郭永明.  材料科學與工藝. 2014(02)
[5]等離子噴涂層磨損/接觸疲勞失效行為研究現(xiàn)狀[J]. 許中林,李國祿,董天順,劉金海,王海斗,康嘉杰.  表面技術. 2014(02)
[6]基于孔隙率的Cr2O3涂層工藝優(yōu)化及回歸分析[J]. 毛杰,鄧暢光,鄧春明,宋進兵,歐獻.  中國表面工程. 2013(04)
[7]等離子噴涂氧化鋁陶瓷涂層研究現(xiàn)狀及展望[J]. 張金星,程西云.  熱加工工藝. 2013(12)
[8]超聲振動對激光局部重熔K418高溫合金殘余應力的影響[J]. 盧長亮,胡芳友,胡濱,易德先,崔愛永.  金屬材料與冶金工程. 2012(05)
[9]激光熔覆Al2O3–13%TiO2陶瓷涂層的界面特征（英文）[J]. 高雪松,田宗軍,劉志東,沈理達.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2012(10)
[10]激光重熔處理等離子噴涂陶瓷涂層的研究現(xiàn)狀及展望[J]. 劉立群,周澤華,王澤華,江少群,丁瑩.  陶瓷學報. 2012(02)

碩士論文
[1]陶瓷顆粒增強鐵基合金激光熔覆層的研究[D]. 徐勤官.山東大學 2012
[2]超聲波對激光熔覆Ni60B及WC/Ni60B涂層的影響研究[D]. 曹亞男.廣東工業(yè)大學 2012
[3]激光重熔等離子噴涂鐵基非晶合金涂層的組織和性能研究[D]. 魏海宏.天津大學 2010
[4]鈦合金表面激光熔覆鎳包石墨涂層的研究[D]. 張曉東.哈爾濱工業(yè)大學 2006
[5]激光材料表面處理過程的數(shù)值模擬[D]. 伏云昌.昆明理工大學 2004



本文編號：3200853