服役過(guò)程中與工件的頻繁接觸,以及壓應(yīng)力、熱應(yīng)力等應(yīng)力的反復(fù)作用,使模具表面極易失效。模具表面的失效形式包括磨損、斷裂及塑性變形等,大大影響了模具的服役壽命。通過(guò)激光熔覆技術(shù)改善模具材料表面性能,達(dá)到修復(fù)和強(qiáng)化失效模具的目的,是一條提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率、降低企業(yè)生產(chǎn)成本的有效途徑,具有重要的工程應(yīng)用意義。本文采用原位生成法在5CrNiMo鋼表面制備了陶瓷顆粒TiB2+TiC增強(qiáng)Fe基復(fù)合涂層,并在此基礎(chǔ)上分別引入超聲振動(dòng)場(chǎng)和恒穩(wěn)磁場(chǎng)輔助激光熔覆過(guò)程,以進(jìn)一步提高熔覆層的耐磨性能。研究了在不同外場(chǎng)輔助條件下的熔覆層組織和性能的變化,分析了各外場(chǎng)在激光熔覆過(guò)程中的作用機(jī)理。通過(guò)激光工藝參數(shù)的優(yōu)化,確定了用于后續(xù)試驗(yàn)的激光工藝參數(shù)為:激光功率1400W,掃描速度7mm/s,光斑直徑4mm,預(yù)置粉末厚度1mm。在此激光工藝參條件下制備的熔覆層與基體呈冶金結(jié)合,整體性能良好。熔覆層的物相主要由α-Fe、Cr7C3、TiB2、TiC和Fe-Ni組成。通過(guò)原位反應(yīng)生成的TiB2和TiC在熔覆層中彌散分布,有效改善熔覆層的硬度和耐磨性能。但激光熔覆快速熔凝的特點(diǎn)導(dǎo)致熔覆層內(nèi)存有微小裂紋。超聲振動(dòng)場(chǎng)的引入并未... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．１?５ＣｒＮｉＭｏ鋼的顯微組織??Ｆｉｇ．?２．１?Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?５ＣｒＮｉＭｏ?ｓｔｅｅｌ??

山東大學(xué)碩士論文??２．２試驗(yàn)方法與設(shè)備??２．２．１撖光艦設(shè)備及艦層的制備??激光熔覆試驗(yàn)所用設(shè)備為ＩＰＧ－ＹＬＳ－１００００光纖激光加工系統(tǒng)（見(jiàn)圖２．２）。光??纖激光加工系統(tǒng)包括控制系統(tǒng)、激光發(fā)生器、工業(yè)機(jī)器人及水冷機(jī)等。煜晨公司設(shè)??計(jì)的激光控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)激光功率、脈沖頻率等激光參數(shù)的調(diào)控及加工系統(tǒng)各部分??的開(kāi)關(guān)。激光發(fā)射器為ＩＰＧ－ＹＬＳ－１００００高功率光纖激光器，其額定功率為１００００Ｗ。??通過(guò)ＫＵＫＡ工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)進(jìn)行編程，可控制ＫＵＫＡ三維加工機(jī)器人按既定??的軌跡在工作空間中運(yùn)動(dòng)，且試驗(yàn)參數(shù)中的激光功率和掃描速度亦可在此控制系??統(tǒng)的編程功能中進(jìn)行設(shè)定。??圖２．２?ＩＰＧ－ＹＬＳ－１００００光纖撖光加工＾統(tǒng)??Ｆｉｇ．?２．２?ＩＰＧ－ＹＬＳ－１００００?ｆｉｂｅｒ?ｌａｓｅｒ?ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ?ｓｙｓｔｅｍ??用角磨機(jī)對(duì)試驗(yàn)用鋼板表面進(jìn)行初步打磨，再將基板表面在２００目砂紙上研??磨并用丙酮清洗，晾干后再將復(fù)合合金粉末平鋪在基板材料表面，平鋪厚度約為??１ｍｍ。熔覆過(guò)程中，機(jī)器手臂按事先編程好的軌跡運(yùn)動(dòng)，使得激光束掃描預(yù)置涂層，??混合合金粉末受激光作用快速熔化，而后快速凝固形成熔覆層。為減少熔覆層的氧??化，在熔覆試驗(yàn)進(jìn)行過(guò)程中用高純氬（純度＞９９．９％）對(duì)熔池進(jìn)行保護(hù)，氣流量為??１５Ｌ／ｍｉｎ〇??根據(jù)是否存在熔覆層在寬度方向上的搭接，將熔覆工藝分為單道熔覆工藝和??１６??

山東大學(xué)碩士論文??多道熔覆工藝，兩種工藝各自獲得的熔覆層示意圖如圖２．３所示。單道熔覆層的制??備主要用于熔覆層顯微組織的觀察、熔覆層硬度測(cè)試以及工藝參數(shù)優(yōu)化過(guò)程中，觀??察熔覆層在不同激光工藝參數(shù)下的表面成形。多道熔覆層的制備主要是為了選擇??合適的搭接率，獲得宏觀成形較好的熔覆層，并用于制備物相分析及磨損測(cè)試試樣。??搭接率過(guò)大時(shí)，會(huì)使相鄰熔覆道重合度太大而產(chǎn)生明顯突起，并導(dǎo)致熔覆層內(nèi)部組??織粗大。搭接率過(guò)小則會(huì)導(dǎo)致各個(gè)熔道在結(jié)合處產(chǎn)生明顯的溝道，不利于得到平整??的熔覆層，影響多道熔覆層的整體性能。??（ａ）?（ｂ）??ｃｌａｄｄｉｎｇ?ｌａｙｅｒ?ｃｌａｄｄｉｎｇ?ｌａｙｅｒ?ｏｖｅｒｌａｐｐｉｎｇ?ｚｏｎｅ????ＨＡＺ????ｓｕｂｓｔｒａｔｅ?ｓｕｂｓｔｒａｔｅ??圖２．３激光熔覆層截面：（ａ）單道；（ｂ）多道??Ｆｉｇ．?２．３?Ｌａｓｅｒ?ｃｌａｄｄｉｎｇ?ｓｅｃｔｉｏｎ：?（ａ）?ｓｉｎｇｌｅ?ｔｒａｃｋ；?（ｂ）?ｍｕｌｔｉｐｌｅ?ｔｒａｃｋ??２．２．２組織及性能測(cè)試??（１）試樣制備方法??通過(guò)ＤＫ７３３２Ｍ型電火花切割機(jī)切割熔覆試驗(yàn)獲得的試樣，根據(jù)不同組織和性??能測(cè)試所需試驗(yàn)要求的尺寸，在電火花切割機(jī)控制系統(tǒng)上編程，使得工作臺(tái)按既定??軌跡運(yùn)動(dòng)，切割熔覆層橫斷面和縱斷面。??Ｘ射線衍射試樣：切割熔覆層的橫斷面和縱斷面，獲得試樣尺寸為??１０ｍｍｘｌ〇ｍｍｘ８ｍｍ，用１２０目、２４０目、４００目的金相砂紙對(duì)熔覆層表面進(jìn)行研磨??至表面光滑，再用無(wú)水乙醇清洗表面去除雜質(zhì)。??金相試樣：沿著熔覆層縱向進(jìn)行切割獲得試樣，在熱鑲嵌機(jī)上鑲嵌，而后在金??相砂紙上由粗到細(xì)的順

【參考文獻(xiàn)】：
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