本文關(guān)鍵詞：機(jī)械振動(dòng)輔助激光熔覆鐵基合金涂層的凝固機(jī)理及其組織演變

  更多相關(guān)文章： 激光熔覆 機(jī)械振動(dòng) 顯微組織 顯微硬度 力學(xué)效應(yīng) 沉積角

【摘要】：激光熔覆作為材料表面改性的重要手段之一,也是增材制造技術(shù)重要分支。由于熔覆層開(kāi)裂是阻礙激光熔覆技術(shù)推廣應(yīng)用的重要原因,國(guó)內(nèi)外材料工作者投入了大量的精力對(duì)其進(jìn)行研究,并取得了一些研究成果。本文利用機(jī)械振動(dòng)輔助激光熔覆新技術(shù)在45鋼表面制備鐵基合金涂層,通過(guò)對(duì)復(fù)合技術(shù)所制備涂層的宏觀形貌、凝固顯微組織、涂層裂紋、顯微硬度的分析,探討了機(jī)械振動(dòng)作用下激光熔覆鐵基合金涂層的凝固機(jī)理及其組織演變。以期為Fe基合金表面制備無(wú)氣孔無(wú)裂紋功能復(fù)合涂層提供一條新的技術(shù)途徑,也為擴(kuò)大激光熔覆表面改性技術(shù)在Fe基合金等結(jié)構(gòu)材料的性能優(yōu)化和進(jìn)一步工業(yè)應(yīng)用方面提供理論依據(jù)。借助X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)和能譜(EDS)分析了熔覆層的物相組成、微觀結(jié)構(gòu)和元素分布,通過(guò)HVS-1000型顯微硬度計(jì)測(cè)試了熔覆層的顯微硬度。研究了機(jī)械振動(dòng)輔助激光熔覆鐵基合金涂層的凝固顯微組織特征。機(jī)械振動(dòng)輔助作用下的熔覆層結(jié)合界面處組織由平面晶向帶狀和柱狀晶轉(zhuǎn)變,振幅為0.13-0.18 mm時(shí)的晶粒細(xì)化效果最為明顯。機(jī)械振動(dòng)下的熔覆層中增強(qiáng)相形態(tài)隨著頻率的增加由短桿狀向顆粒狀、層狀、條狀轉(zhuǎn)變,分布形態(tài)由雜亂分布向彌散分布和網(wǎng)狀分布轉(zhuǎn)變。熔覆層中顯微組織形態(tài)及其分布受振幅和頻率協(xié)同作用的影響。熔覆層主要由α-(Fe,Cr)固溶體、M7C3(M=Fe,Cr)碳化物、Fe2B硼化物和少量Fe0.9Si0.1組成。加載機(jī)械振動(dòng)后衍射峰變寬,晶粒完整性得到提高,結(jié)合金相圖可以看出晶粒細(xì)化,同時(shí)熔覆層氣孔基本消失、裂紋減少,開(kāi)裂傾向降低。機(jī)械振動(dòng)對(duì)激光熔覆熔池的力學(xué)效應(yīng),機(jī)械振動(dòng)對(duì)熔體局部會(huì)產(chǎn)生脈動(dòng)流,其帶來(lái)一個(gè)周期性循環(huán)作用于二次枝晶的一個(gè)力。作用在二次枝晶的合力與振幅A和頻率f都有關(guān),振幅A的影響更大。只有當(dāng)振幅A和頻率f相協(xié)調(diào),細(xì)化晶粒效果最佳。在涂層表面宏觀形貌方面,機(jī)械振動(dòng)作用下激光熔覆層的沉積角大于無(wú)機(jī)械振動(dòng)的涂層。在相同激光比能和振幅條件下,頻率200 Hz比頻率100 Hz的沉積角大,且在振幅為0.10 mm時(shí)沉積角最小。機(jī)械振動(dòng)輔助作用下的熔覆層平均顯微硬度高于未加機(jī)械振動(dòng)熔覆層110HV0.2左右,提高了13.9%。熔覆層硬度從底部、中部到頂部依次遞增,最高硬度在涂層頂部達(dá)到1100HV0.2。振幅A和頻率f存在協(xié)同作用影響熔覆層晶粒大小和增強(qiáng)相分布形態(tài)從而影響熔覆層顯微硬度。
【關(guān)鍵詞】：激光熔覆 機(jī)械振動(dòng) 顯微組織 顯微硬度 力學(xué)效應(yīng) 沉積角
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-12
• 第一章 緒論12-24
• 1.1 激光表面改性技術(shù)12-13
• 1.2 激光熔覆技術(shù)及其應(yīng)用13-18
• 1.2.1 激光熔覆技術(shù)13-16
• 1.2.2 激光熔覆技術(shù)的應(yīng)用16-17
• 1.2.3 激光熔覆技術(shù)存在的問(wèn)題17-18
• 1.3 機(jī)械振動(dòng)技術(shù)及其應(yīng)用18-20
• 1.4 研究目的和意義20-21
• 1.5 主要研究?jī)?nèi)容21-24
• 第二章 實(shí)驗(yàn)材料與方法24-32
• 2.1 實(shí)驗(yàn)方案24-31
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)材料及其預(yù)處理24-25
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)25-27
• 2.1.3 工藝參數(shù)27-31
• 2.2 涂層組織分析及性能表征方法31-32
• 第三章 機(jī)械振動(dòng)輔助激光熔覆鐵基合金涂層宏觀形態(tài)特征32-42
• 3.1 機(jī)械振動(dòng)對(duì)沉積角的影響32-35
• 3.2 各工藝參數(shù)對(duì)沉積角的影響35-38
• 3.2.1 激光功率密度對(duì)沉積角的影響35-36
• 3.2.2 機(jī)械振動(dòng)振幅、頻率對(duì)沉積角的影響36-38
• 3.3 工藝參數(shù)和熔覆角之間的函數(shù)模型38-39
• 3.4 機(jī)械振動(dòng)對(duì)多道搭接熔覆層的影響39-40
• 3.5 本章小結(jié)40-42
• 第四章 機(jī)械振動(dòng)輔助激光熔覆鐵基合金涂層微結(jié)構(gòu)特征42-54
• 4.1 機(jī)械振動(dòng)作用下激光熔覆鐵基合金涂層凝固組織特征42-52
• 4.1.1 機(jī)械振動(dòng)對(duì)激光熔覆鐵基涂層顯微組織影響42-48
• 4.1.2 機(jī)械振動(dòng)對(duì)激光熔覆鐵基涂層相結(jié)構(gòu)的影響48-52
• 4.2 機(jī)械振動(dòng)對(duì)熔覆層裂紋和氣孔的影響52-53
• 4.3 本章小結(jié)53-54
• 第五章 機(jī)械振動(dòng)輔助激光熔覆熔池內(nèi)的流動(dòng)特性及力學(xué)效應(yīng)54-66
• 5.1 機(jī)械振動(dòng)對(duì)激光熔覆熔池內(nèi)流動(dòng)的影響54-59
• 5.1.1 激光熔覆熔池內(nèi)流動(dòng)理論研究54-56
• 5.1.2 機(jī)械振動(dòng)對(duì)激光熔覆熔池內(nèi)流動(dòng)影響56-59
• 5.2 機(jī)械振動(dòng)對(duì)激光熔覆熔池內(nèi)的力學(xué)效應(yīng)影響59-62
• 5.3 機(jī)械振動(dòng)對(duì)激光熔覆鐵基涂層顯微硬度的影響62-64
• 5.4 本章小結(jié)64-66
• 第六章 結(jié)論與展望66-68
• 6.1 結(jié)論66-67
• 6.2 展望67-68
• 致謝68-70
• 參考文獻(xiàn)70-76
• 附錄76

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前7條

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中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 王傳琦;機(jī)械振動(dòng)作用下激光熔覆鎳基合金涂層凝固組織及應(yīng)力控制研究[D];昆明理工大學(xué);2013年

本文編號(hào)：597099