本文關(guān)鍵詞：激光熔覆鐵基耐磨涂層的組織與性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：汽車模具是汽車生產(chǎn)中的重要消耗部件，對(duì)其表面進(jìn)行強(qiáng)化和修復(fù)是提高其耐磨性的重要手段。本文利用6kW光纖激光器在Cr12MoV汽車模具鋼表面激光熔覆鐵基合金粉，運(yùn)用金相顯微鏡和顯微硬度儀，研究了激光功率、掃描速度、送粉率對(duì)熔覆層成形、尺寸、稀釋率及組織結(jié)構(gòu)和微觀硬度的影響。結(jié)果表明：理想的工藝參數(shù)為激光功率2000W，掃描速度4mm/s，送粉率15g/min。該工藝參數(shù)下熔覆層晶粒細(xì)小，，與基體呈現(xiàn)良好冶金結(jié)合，稀釋率為9.8%，熔覆層顯微硬度最高達(dá)900HV。 在鐵基合金粉基礎(chǔ)上添加Ti-Fe粉和高碳鉻鐵粉原位合成TiC顆粒增強(qiáng)的Fe基合金復(fù)合涂層，分別設(shè)計(jì)涂層中[Ti+C]所占質(zhì)量百分比為5%、10%、15%，涂層與基體呈良好的冶金結(jié)合，涂層組織細(xì)化結(jié)構(gòu)致密，宏觀質(zhì)量較好，無明顯裂紋。涂層組織由α-Fe、TiC和Fe3C組成。隨著涂層中合成的TiC含量的增加，TiC顆粒形貌由塊狀轉(zhuǎn)變成花瓣?duì)�，熔覆層的顯微硬度呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢。TiC顆粒主要分布在熔覆層上層。透射電鏡分析顯示TiC顆粒周圍出現(xiàn)馬氏體組織，由于固態(tài)相變和激光的快速冷卻形成的板條狀高硬度馬氏體組織在一定程度上提高了熔覆層硬度。 在Cr12MoV汽車模具鋼表面激光熔覆Nb-Fe粉、高碳鉻鐵粉以及鐵基合金粉原位合成NbC顆粒增強(qiáng)的Fe基合金復(fù)合涂層。設(shè)計(jì)涂層中[Nb+C]所占質(zhì)量百分比分別為5%、10%、20%、30%。涂層組織由α-Fe、γ-Fe、NbC、Fe3C組成。隨著涂層中合成的NbC含量的增多，單位面積上NbC顆粒數(shù)量增多，且NbC的形貌由四邊形向花瓣?duì)钷D(zhuǎn)變。在NbC含量10%的鐵基合金粉上加入稀土氧化物CeO2，CeO2所占質(zhì)量百分比分別為2%、4%，稀土氧化物CeO2的加入使得鐵基/NbC涂層組織更加細(xì)化，XRD分析顯示NbC相的半高寬變大，NbC顆粒的晶粒變細(xì)小。不同含量稀土氧化物CeO2的加入沒有使得物相種類發(fā)生明顯變化。稀土氧化物CeO2的加入增強(qiáng)了液態(tài)金屬的流動(dòng)性，凝固方向不再單一的從底部到頂部，同時(shí)減小了基體對(duì)熔覆層的稀釋。熔覆層中加入4%的CeO2的顯微硬度稍高于不加入CeO2的顯微硬度。 對(duì)激光熔覆鐵基/NbC涂層在M-200型環(huán)塊磨損試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行磨損試驗(yàn)，對(duì)比未激光熔覆的Cr12MoV鋼，發(fā)現(xiàn)隨著涂層中NbC含量的增多，試樣的耐磨性先增大后減小，10%的Fe基NbC涂層中添加4%稀土氧化物的復(fù)合涂層耐磨性最好，磨損失重量最小。激光熔覆鐵基/NbC涂層的磨損失效機(jī)制主要有磨粒磨損和表面氧化磨損。而未激光熔覆的Cr12MoV鋼的磨損機(jī)制主要有粘著磨損和表面氧化磨損。激光熔覆鐵基/NbC涂層的摩擦系數(shù)在0.2到0.3之間浮動(dòng)，未激光熔覆Cr12MoV鋼試樣的摩擦系數(shù)最低。此外，對(duì)激光熔覆鐵基TiC涂層在MLS-225型濕砂橡膠輪式磨粒磨損試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行磨損試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)隨著涂層TiC含量的增多，磨損失重量減小。當(dāng)TiC含量為15%時(shí)，磨損失重量最少，為Cr12MoV鋼磨損量的1/3。
【關(guān)鍵詞】：激光熔覆 原位合成 耐磨硬質(zhì)相 顯微硬度 耐磨性
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 目錄8-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 課題研究背景11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-16
• 1.2.1 激光熔覆材料研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.2 激光熔覆工藝研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3 研究目標(biāo)及研究內(nèi)容16-19
• 第2章 實(shí)驗(yàn)材料及方法19-25
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料19-20
• 2.1.1 基體材料19
• 2.1.2 激光熔覆粉末19-20
• 2.2 激光熔覆設(shè)備介紹20-22
• 2.2.1 激光器20-21
• 2.2.2 送粉系統(tǒng)21
• 2.2.3 水冷裝置21-22
• 2.3 實(shí)驗(yàn)分析方法22-23
• 2.3.1 金相組織觀察22
• 2.3.2 掃描電鏡觀察22-23
• 2.3.3 X 射線衍射分析23
• 2.3.4 透射電鏡分析23
• 2.4 力學(xué)性能測試23-25
• 2.4.1 硬度測試23
• 2.4.2 耐磨性能測試23-25
• 第3章 工藝參數(shù)對(duì)鐵基自熔合金組織及性能的影響25-33
• 3.1 實(shí)驗(yàn)用基體材料及實(shí)驗(yàn)方法25-26
• 3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析26-32
• 3.2.1 激光參數(shù)對(duì)熔覆層尺寸的影響27-29
• 3.2.2 激光參數(shù)對(duì)熔覆層稀釋率的影響29-30
• 3.2.3 激光參數(shù)對(duì)熔覆層組織的影響30-31
• 3.2.4 激光參數(shù)對(duì)熔覆層硬度的影響31-32
• 3.3 本章小結(jié)32-33
• 第4章 激光熔覆原位合成碳化物增強(qiáng)鐵基熔覆層33-55
• 4.1 激光熔覆材料的選擇33-34
• 4.2 原位合成 TiC 增強(qiáng)鐵基熔覆層34-40
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)材料與工藝參數(shù)34-35
• 4.2.2 原位合成 TiC 增強(qiáng)鐵基熔覆層相結(jié)構(gòu)35-36
• 4.2.3 原位合成 TiC 增強(qiáng)鐵基熔覆層顯微組織36-40
• 4.2.4 原位合成 TiC 增強(qiáng)鐵基熔覆層顯微硬度40
• 4.3 原位合成 NbC 增強(qiáng)鐵基熔覆層40-48
• 4.3.1 實(shí)驗(yàn)材料與工藝參數(shù)40-41
• 4.3.2 原位合成 NbC 增強(qiáng)鐵基熔覆層組成及相結(jié)構(gòu)41-42
• 4.3.3 原位合成 NbC 增強(qiáng)鐵基熔覆層顯微組織42-48
• 4.4 含 RE 鐵基 NbC 復(fù)合涂層48-53
• 4.4.1 實(shí)驗(yàn)材料與工藝參數(shù)48
• 4.4.2 含 RE 鐵基 NbC 復(fù)合涂層組成及相結(jié)構(gòu)48-49
• 4.4.3 含 RE 鐵基 NbC 復(fù)合涂層顯微組織49-52
• 4.4.4 含 RE 鐵基 NbC 復(fù)合涂層顯微硬度52-53
• 4.5 本章小結(jié)53-55
• 第5章 激光熔覆層的耐磨性分析55-67
• 5.1 TiC 增強(qiáng) Fe 基熔覆層耐磨性分析55-58
• 5.1.1 磨損量分析56-57
• 5.1.2 磨損形貌分析57-58
• 5.2 含 RE/Fe 基 NbC 涂層耐磨性分析58-64
• 5.2.1 磨損量分析58-59
• 5.2.2 磨損形貌分析59-62
• 5.2.3 摩擦系數(shù)分析62-64
• 5.3 本章小結(jié)64-67
• 結(jié)論67-69
• 參考文獻(xiàn)69-73
• 攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文73-75
• 致謝75

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張魁武;國外激光熔覆材料、工藝和組織性能的研究[J];金屬熱處理;2002年06期

2 張魁武;國外激光熔覆設(shè)備[J];金屬熱處理;2002年07期

3 黃延祿,鄒德寧,梁工英,蘇俊義;送粉激光熔覆過程中熔覆軌跡及流場與溫度場的數(shù)值模擬[J];稀有金屬材料與工程;2003年05期

4 滿翠華,趙會(huì)友,寧桂峰;激光熔覆中裂紋控制的試驗(yàn)研究[J];礦山機(jī)械;2004年03期

5 王永峰,薛春芳,田欣利,周蘭英;送粉式激光熔覆能量有效利用率分析[J];激光技術(shù);2004年02期

6 周廣才,孫康鍇,鄧琦林;激光熔覆中的控制問題[J];電加工與模具;2004年02期

7 孫寬;姚繼蔚;徐忠錦;林樹忠;;影響激光熔覆質(zhì)量的主要因素[J];農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程;2007年03期

8 張三川;姚建銓;;氧化鋯摻雜激光熔覆涂層成形、結(jié)構(gòu)與增韌機(jī)制[J];激光雜志;2007年02期

9 季霞;周建忠;郭華鋒;徐大鵬;;同軸送粉激光熔覆件質(zhì)量影響因素的研究[J];工具技術(shù);2007年08期

10 張維平;趙玉蘭;李廷舉;;鈦合金表面激光熔覆的研究進(jìn)展[J];表面技術(shù);2007年05期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 鄧琦林;謝安寧;周廣才;;激光熔覆修復(fù)技術(shù)的基礎(chǔ)試驗(yàn)研究[A];2005年中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)年會(huì)論文集[C];2005年

2 鄧琦林;謝安寧;周廣才;;激光熔覆修復(fù)技術(shù)的基礎(chǔ)試驗(yàn)研究[A];2005年中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)年會(huì)第11屆全國特種加工學(xué)術(shù)會(huì)議專輯[C];2005年

3 鄧琦林;謝安寧;周廣才;;激光熔覆修復(fù)技術(shù)的基礎(chǔ)試驗(yàn)研究[A];2005年中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)年會(huì)論文集第11屆全國特種加工學(xué)術(shù)會(huì)議專輯[C];2005年

4 張萬紅;方亮;趙剛;;液相分散沉降法制備激光熔覆預(yù)涂涂層的研究[A];第五屆全國表面工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2004年

5 陳暢源;鄧琦林;葛志軍;;激光熔覆中的應(yīng)力研究[A];上海市激光學(xué)會(huì)2005年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2005年

6 鄧琦林;;艦船關(guān)鍵零件的激光熔覆修復(fù)[A];第13屆全國特種加工學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2009年

7 王明娣;劉秀波;郭開波;宋成法;傅戈雁;石世宏;;激光熔覆成形件的應(yīng)力分析與裂紋控制[A];第14屆全國特種加工學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2011年

8 王永峰;田欣利;薛春芳;;送粉式激光熔覆能量利用率的分析模型[A];第十屆全國特種加工學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2003年

9 黃延祿;楊永強(qiáng);;雙方程邊界耦合法激光熔覆傳質(zhì)過程數(shù)值模擬[A];中西南十省區(qū)（市）焊接學(xué)會(huì)聯(lián)合會(huì)第九屆年會(huì)論文集[C];2006年

10 劉繼常;;激光熔覆工藝?yán)碚撆c試驗(yàn)研究[A];第15屆全國特種加工學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（下）[C];2013年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 翟揚(yáng);激光熔覆硼、鈦材料市場海闊天空[N];中國有色金屬報(bào);2003年

2 湯兆宏;激光熔覆專利技術(shù)修復(fù)綏中電廠80萬千瓦汽輪機(jī)圍帶鉚釘損傷[N];中國電力報(bào);2008年

3 記者 趙靜;激光熔覆術(shù)成功再造煤礦機(jī)械[N];中國煤炭報(bào);2013年

4 本報(bào)記者 湯兆宏;成功修復(fù)寶鋼自備電廠35萬千瓦汽輪機(jī)缸體[N];中國電力報(bào);2008年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 熊征;激光熔覆強(qiáng)化和修復(fù)薄壁型零部件關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)研究[D];華中科技大學(xué);2009年

2 黃鳳曉;激光熔覆和熔覆成形鎳基合金的組織與性能研究[D];吉林大學(xué);2011年

3 張慶茂;送粉激光熔覆應(yīng)用基礎(chǔ)理論的研究[D];中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所;2000年

4 張三川;送粉激光熔覆陶瓷摻雜復(fù)合涂層技術(shù)及涂層成形機(jī)理研究[D];鄭州大學(xué);2002年

5 李明喜;鈷基合金及其納米復(fù)合材料激光熔覆涂層研究[D];東南大學(xué);2004年

6 鄭敏;鈦合金表面激光熔覆制備生物陶瓷涂層及其生物活性研究[D];蘭州理工大學(xué);2008年

7 王明娣;基于光內(nèi)送粉的激光熔覆快速制造機(jī)理與工藝研究[D];南京航空航天大學(xué);2008年

8 李嘉寧;鈦合金激光熔覆Ti-Al/陶瓷復(fù)合涂層組織結(jié)構(gòu)與耐磨性的研究[D];山東大學(xué);2012年

9 張堯成;激光熔覆INCONEL 718合金涂層的成分偏聚與強(qiáng)化機(jī)理研究[D];上海交通大學(xué);2013年

10 宮新勇;激光熔覆沉積修復(fù)TC11鈦合金葉片的基礎(chǔ)問題研究[D];北京有色金屬研究總院;2014年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 于濤;鋁青銅表面激光熔覆鎳基合金溫度場的數(shù)值模擬[D];蘭州理工大學(xué);2009年

2 孫寬;激光熔覆修復(fù)技術(shù)的研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2006年

3 劉常樂;載氣式激光熔覆送粉器的研制[D];天津工業(yè)大學(xué);2003年

4 徐大鵬;基于激光熔覆的金屬零件快速制造工藝研究[D];江蘇大學(xué);2006年

5 高愛兵;送粉式激光熔覆溫度場的有限元模擬[D];浙江工業(yè)大學(xué);2010年

6 郝明仲;激光熔覆工藝參數(shù)優(yōu)化及其自適應(yīng)有限元分析[D];大連理工大學(xué);2012年

7 賀敬地;自動(dòng)流量平衡閥端帽的激光熔覆工藝與裝置研究[D];青島理工大學(xué);2011年

8 李媛媛;同軸送粉式激光熔覆氣體—粉末流對(duì)熔池形貌的影響研究[D];湖南大學(xué);2012年

9 張英余;2Cr13不銹鋼軸套激光熔覆制造技術(shù)與工藝研究[D];中北大學(xué);2013年

10 李大生;激光熔覆金屬層晶粒形成模型及其試驗(yàn)研究[D];湖南大學(xué);2008年

  本文關(guān)鍵詞：激光熔覆鐵基耐磨涂層的組織與性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：426066