本文關鍵詞：Mo-Nb系合金熔覆層的制備及其特性研究

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【摘要】：難熔金屬有良好的高溫強度和耐蝕性能,在國防軍工、航空航天、能源、和核工業(yè)等領域有著不可替代的作用。Mo合金作為難熔金屬中的佼佼者,具有熔點高,高溫蠕變速率低,膨脹系數(shù)小,導熱導電及抗熱震性,耐磨損和耐腐蝕性強等特性。但其高溫下韌性較差易斷裂,硬度較低,且極易氧化。研究表明向合金中的Nb元素作為第二相可以明顯起到細化晶粒,增加斷裂韌性的作用。材料表面激光熔覆技術作為一種新型表面處理技術,所制備的熔覆層表現(xiàn)出了良好的耐磨性、表面硬度、高溫下抗氧化性,該技術在民用及國防領域中有著廣闊的應用前景。本文分別采用光纖耦合半導體激光器和等離子熔覆設備,以TC4鈦合金及Q235鋼為基體材料,制備了組織成分均勻且與基體達到良好冶金結合的Mo-Nb系和Mo30NiSF-Nb系合金熔覆層。利用SEM(掃描電子顯微鏡)、EDS(能譜儀)、XRD(X射線衍射儀)分析了熔覆層的顯微結構和相組成；利用顯微硬度測試儀得到了幾種熔覆層的顯微硬度曲線；利用摩擦磨損系數(shù)檢測儀得到了熔覆層的摩擦系數(shù)；并通過常溫硫化氫腐蝕實驗檢測了Q235鋼表面熔覆層的耐腐蝕特性。結果表明,用激光熔覆工藝制備出的Mo-Nb系和Mo30NiSF-Nb系熔覆層組織形態(tài)多為樹枝晶和胞狀晶,而等離子熔覆制備的Mo-Nb系熔覆層則為馬氏體結構。兩種方法制備的熔覆層均與基體形成冶金結合,但等離子弧制備熔覆層的稀釋率及對基體的熱影響區(qū)深度顯著高于激光熔覆層的值,今后尚需改進以降低稀釋率。通過兩種方法制備的熔覆層分別提高了TC4鈦合金和鋼基體的硬度3-4倍。在Q235鋼表面制備的50wt.%Mo-50wt.%Nb熔覆層進行硫化氫腐蝕實驗。結果表明,基體鋼的腐蝕嚴重,而熔覆層則出現(xiàn)少量點蝕坑,整體耐腐蝕效果較好。對比不同Nb元素含的添加量對Mo30NiSF-Nb系熔覆層顯微結構及性能的影響,結果發(fā)現(xiàn)隨著Nb元素的添加可以有效減少熔覆層中的裂紋和氣孔缺陷。熔覆層與基體材料形成了良好的13-Ti相固溶體,且熔覆層橫截面顯微硬度隨Nb含量的增加逐漸增加后減小,可見添加適量的Nb元素起到了細化晶粒增大硬度的作用。選擇熔覆效果最好的Mo30NiSF-30wt.%Nb熔覆層分析其性能,得到的熔覆層提高了TC4基體硬度4-5倍左右,而摩擦系數(shù)則降低了54%,表現(xiàn)出良好的物理性能。
【關鍵詞】：激光熔覆 Mo-Nb系熔覆層 Mo_(30)NiSF-Nb系熔覆層 顯微組織 顯微硬度 耐蝕性
【學位授予單位】：華北電力大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-22
• 1.1 選題背景及研究意義11-12
• 1.2 激光表面熔覆技術12-17
• 1.2.1 激光表面熔覆技術簡介12-13
• 1.2.2 激光表面熔覆技術的原理13-14
• 1.2.3 激光熔覆參數(shù)和熔覆材料的選擇14-15
• 1.2.4 激光表面熔覆技術存在的問題15
• 1.2.5 激光表面熔覆技術的應用15-16
• 1.2.6 激光表面熔覆技術的發(fā)展前景16-17
• 1.3 鉬鈮系熔覆材料和基體材料的研究現(xiàn)狀17-19
• 1.3.1 機械合金化17
• 1.3.2 鈦合金的激光熔覆研究現(xiàn)狀17-18
• 1.3.3 鈦鈮合金的激光熔覆研究現(xiàn)狀18
• 1.3.4 鈦鉬合金的激光熔覆研究現(xiàn)狀18
• 1.3.5 鈦相合金的激光溶覆研究現(xiàn)狀18-19
• 1.4 表面熔覆方法19-21
• 1.4.1 光纖耦合半導體激光器19-20
• 1.4.2 等離子熔覆20-21
• 1.5 課題的研究內(nèi)容21-22
• 第2章 實驗設計及實驗方法22-25
• 2.1 實驗材料22-23
• 2.1.1 基體材料22
• 2.1.2 熔覆材料22-23
• 2.2 激光熔覆工藝23
• 2.3 熔覆層的XRD物相分析23
• 2.4 熔覆層的SEM及EDS分析23
• 2.5 熔覆層顯微硬度的測定23-24
• 2.6 硫化氫腐蝕裝置24
• 2.7 熔覆層摩擦系數(shù)的測定24
• 2.8 本章小結24-25
• 第3章 激光熔覆不同基體Mo-Nb系熔覆層及其特性研究25-36
• 3.1 熔覆層的制備25-26
• 3.2 Q235鋼50wt.% Mo-50wt.% Nb混合金屬粉熔覆層26-32
• 3.2.1 熔覆層XRD分析26-27
• 3.2.2 熔覆層SEM及EDS分析27-29
• 3.2.3 熔覆層的顯微硬度29-30
• 3.2.4 熔覆層的硫化氫腐蝕30-32
• 3.3 TC4鈦合金50wt.% Mo-50wt.% Nb混合金屬粉熔覆層32-35
• 3.3.1 熔覆層XRD分析32
• 3.3.2 熔覆層SEM及EDS分析32-34
• 3.3.3 熔覆層的顯微硬度34-35
• 3.4 本章小結35-36
• 第4章 等離子熔覆鈦合金Mo-Nb系熔覆層及其特性研究36-41
• 4.1 等離子熔覆層的制備36
• 4.2 TC4鈦合金30wt.%Mo-70wt.%Nb混合金屬粉熔覆層36-37
• 4.3 TC4鈦合金50wt.%Mo-50wt.%Nb混合金屬粉熔覆層37-40
• 4.3.1 熔覆層SEM及EDS分析37-39
• 4.3.2 熔覆層XRD及顯微硬度分析39-40
• 4.4 本章小結40-41
• 第5章 激光熔覆Mo_(30)NiSF-x wt.% Nb系熔覆層及其特性研究41-52
• 5.1 熔覆層外部形貌41-42
• 5.2 熔覆層SEM和EDS分析42-48
• 5.2.1 熔覆層橫截面線掃描42-43
• 5.2.2 熔覆層的顯微結構43-48
• 5.3 熔覆層的XRD物相分析48
• 5.4 熔覆層的顯微硬度48-50
• 5.5 熔覆層的摩擦系數(shù)50
• 5.6 本章小結50-52
• 第6章 結論與展望52-54
• 6.1 結論52
• 6.2 展望52-54
• 參考文獻54-59
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文59-60
• 致謝60

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 劉勇,楊德莊,何世禹,武萬良;Ti-6Al-4V合金在真空中的干滑動磨損行為[J];金屬學報;2003年07期

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本文編號：633164