本文關(guān)鍵詞：半導(dǎo)體激光熔覆鐵基耐磨耐蝕合金的研究

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【摘要】：為了同時(shí)提高鋼材的耐磨性能和耐蝕性能,設(shè)計(jì)了六種不同Cr、Ni含量的鐵基合金,利用半導(dǎo)體激光熔覆技術(shù)在45#鋼表面制備涂層。利用光學(xué)顯微鏡、X射線衍射(XRD)、顯微硬度計(jì)、磨損試驗(yàn)機(jī)以及電化學(xué)工作站對(duì)熔覆層宏觀形貌、組織結(jié)構(gòu)、顯微硬度、耐磨性能和耐蝕性能進(jìn)行了全面的研究。以功率和掃描速度為主優(yōu)化了激光熔覆工藝參數(shù),并進(jìn)行了多道搭接和多層熔覆試驗(yàn)。得到表面成型良好,無(wú)氣孔、無(wú)裂紋等缺陷的熔覆層,與基材形成良好冶金結(jié)合。熔覆層成分和粉末基本相同,元素的燒損量小、稀釋率低。熔覆層內(nèi)部可以觀察到大量的細(xì)小樹(shù)枝晶組織。Fe-15Cr-0.8Ni、Fe-15.6Cr-2.54Ni熔覆層為單相馬氏體,Fe-16.2Cr-4.28Ni熔覆層中有少量殘余奧氏體,Fe-16.8Cr-6.02Ni和Fe-17.4Cr-7.76Ni熔覆層由馬氏體、奧氏體兩相混合組成,Fe-18Cr-9.5Ni熔覆層為單相奧氏體。熔覆層硬度結(jié)果表明,馬氏體相含量高的熔覆層硬度明顯較高,其中Fe-15.6Cr-2.54Ni硬度最高;在含奧氏體的熔覆層中,奧氏體含量越高,熔覆層硬度越低,其中Fe-18Cr-9.5Ni的硬度最低。磨損試驗(yàn)結(jié)果表明,耐磨性主要取決于熔覆層的硬度,硬度越高,耐磨性越好。奧氏體加工硬化和形變馬氏體的產(chǎn)生對(duì)熔覆層的耐磨性能有一定改善作用。Fe-15Cr-0.8Ni、Fe-15.6Cr-2.54Ni和Fe-16.2Cr-4.28Ni三種熔覆層的磨損機(jī)制主要為磨粒磨損,Fe-18Cr-9.5Ni熔覆層磨損機(jī)制主要為粘著磨損。Fe-15.6Cr-2.54Ni熔覆層失重最小,為10.5 mg,Fe-18Cr-9.5Ni熔覆層失重最大,為99.0 mg。在3.5wt.%NaCl溶液中,不同熔覆層的自腐蝕電位均與304不銹鋼相當(dāng),比45#鋼基材高0.25 V左右,自腐蝕電流均在45#鋼基材的1/20以下。Fe-18Cr-9.5Ni的點(diǎn)蝕點(diǎn)位最高,比304不銹鋼約高0.138 V。在40 g l-1 NaOH+8 g l-1 Na2S溶液中,熔覆層中的Ni可以形成NiS2鈍化膜,且Ni含量越高,臨界電流密度越小。當(dāng)電位較高時(shí),Ni含量較高的試樣會(huì)出現(xiàn)了二次活化-鈍化現(xiàn)象。Fe-17.4Cr-7.76Ni熔覆層耐蝕性能與304不銹鋼相當(dāng),Fe-18Cr-9.5Ni熔覆耐蝕性最好。目前,Fe-15Cr-0.8Ni、Fe-15.6Cr-2.54Ni、Fe-16.2Cr-4.28Ni和Fe-18Cr-9.5Ni熔覆層已經(jīng)在閘閥、閥座密封面和傳動(dòng)齒輪軸上得到成功應(yīng)用。
【關(guān)鍵詞】：激光熔覆 鐵基合金 顯微組織 耐磨性能 耐蝕性能
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-18
• 1.1 研究背景及目的10-11
• 1.2 激光熔覆耐磨耐蝕涂層研究現(xiàn)狀11-15
• 1.3 合金元素對(duì)鐵基熔覆層性能的影響15-16
• 1.4 研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)16-17
• 1.5 技術(shù)路線17-18
• 2 試驗(yàn)材料與方法18-24
• 2.1 耐磨耐蝕材料成分設(shè)計(jì)方法18-19
• 2.2 半導(dǎo)體激光熔覆設(shè)備及方法19-20
• 2.3 熔覆層組織結(jié)構(gòu)表征方法20-21
• 2.4 熔覆層耐磨性能測(cè)試設(shè)備及方法21-22
• 2.5 熔覆層耐蝕性能測(cè)試設(shè)備及方法22-24
• 3 半導(dǎo)體激光熔覆工藝研究24-34
• 3.1 工藝參數(shù)對(duì)熔覆層形貌的影響24-29
• 3.2 多道熔覆結(jié)果及分析29-32
• 3.3 本章小結(jié)32-34
• 4 激光熔覆層組織和結(jié)構(gòu)分析34-45
• 4.1 熔覆層組織分析34-40
• 4.2 熔覆層物相分析40-43
• 4.3 本章小結(jié)43-45
• 5 熔覆層硬度及耐磨性能研究45-52
• 5.1 合金元素對(duì)熔覆層硬度的影響45-47
• 5.2 合金元素對(duì)耐磨性能的影響47-51
• 5.3 本章小結(jié)51-52
• 6 熔覆層耐蝕性能研究52-59
• 6.1 熔覆層在 3.5 wt.% NaCl溶液中電化學(xué)極化行為52-55
• 6.2 熔覆層在40gl~（-1） NaOH + 8gl~（-1） Na_2S溶液中電化學(xué)極化行為55-58
• 6.3 本章小結(jié)58-59
• 7 生產(chǎn)應(yīng)用情況59-63
• 7.1 閥門(mén)激光熔覆59-61
• 7.2 軸類(lèi)零件修復(fù)61-63
• 8 全文總結(jié)63-65
• 致謝65-66
• 參考文獻(xiàn)66-71
• 附錄 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文71

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