本文關(guān)鍵詞：鈦合金表面激光熔覆層性能的研究及改善

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【摘要】：鈦合金具有高強(qiáng)度、低密度、抗防蝕等優(yōu)良的綜合性能。作為高性能材料,被廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域：機(jī)械、電子、冶金、石油化工、航空航天等。然而鈦合金較低的硬度和較差的耐磨性限制了其進(jìn)一步應(yīng)用。激光熔覆作為一種金屬表面改性工藝,利用高能激光束在金屬表面熔覆一層高硬度、熱穩(wěn)定性好、耐磨性能好、抗高溫,且可以與基體形成良好冶金的的涂層。本文通過(guò)激光熔覆技術(shù)在TA15鈦合金表面制備了鈷基復(fù)合材料熔覆層,同時(shí)不斷嘗試添加其他增強(qiáng)相、改善工藝條件,以提高熔覆層的質(zhì)量,進(jìn)而提高熔覆層的性能。本文選用的熔覆材料為鈷基合金粉末Stellite-6,分別嘗試了在鈷基合金粉末中添加了稀土氧化物Y203和陶瓷氧化鋯顆粒,又嘗試將激光重熔技術(shù)與激光熔覆技術(shù)相結(jié)合,對(duì)涂層進(jìn)行了分析。通過(guò)掃描電鏡和金相顯微鏡觀察涂層的顯微結(jié)構(gòu),XRD衍射儀分析涂層的相結(jié)構(gòu),顯微硬度和耐磨性分別在DHV-1000型維氏硬度計(jì)和UMT-2多功能磨損試驗(yàn)儀上檢測(cè)。在鈦合金TA15表面制備含有不同含量氧化釔的熔覆層,分析發(fā)現(xiàn),熔覆層中的氧化釔減小了熔覆層樹(shù)枝晶二次枝晶的間距,細(xì)化了晶粒和碳化物,使組織分布均勻,提高了熔覆層的致密性。其中含有0.8wt% Y2O3的熔覆層耐磨性約為基體的53倍,顯微硬度高達(dá)HV1181.1,約為基體的3倍。陶瓷粉末氧化鋯在激光熔覆技術(shù)中的主要增韌機(jī)制有相變?cè)鲰g和彌散增韌,將其作為增韌相以適當(dāng)?shù)谋壤砑拥解捇辖鸱勰?Stellite-6)中,選擇合適的工藝參數(shù),在鈦合金TA15表面制備出了摻雜5wt%氧化鋯的鈷基合金涂層。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：含有氧化鋯的鈷基合金涂層的晶粒得到細(xì)化,組織均勻分布,涂層的致密度得到提高；含有氧化鋯熔覆層中的裂紋得到了修復(fù),熔覆層的組織性能得到改善,X射線衍射(XRD)的分析也證實(shí)了熔覆層中存在單斜相的氧化鋯,即發(fā)生了相變?cè)鲰g；同時(shí)氧化鋯的加入提高了熔覆層的顯微硬度和耐磨性。將激光重熔技術(shù)與激光熔覆技術(shù)相結(jié)合,激光重熔技術(shù)對(duì)熔覆層再一次作用,可以有效緩解熔覆層的殘余熱應(yīng)力、提高硬質(zhì)相的含量、細(xì)化枝晶,進(jìn)而減少了熔覆層的裂紋和氣孔,提高熔覆層的致密性和平整度。經(jīng)過(guò)激光重熔的涂層的最高顯微硬度值達(dá)HV1170,約是基體鈦合金TA15的3倍多。
【關(guān)鍵詞】：激光熔覆 稀土氧化物 氧化鋯 激光重熔 顯微硬度 耐磨性
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(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4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-22
• 1.1 鈦與鈦合金的介紹9-10
• 1.1.1 鈦和鈦合金的基本性質(zhì)9-10
• 1.1.2 鈦和鈦合金的應(yīng)用10
• 1.1.3 鈦和鈦合金應(yīng)用的限制因素10
• 1.2 鈦合金激光表面改性工藝10-14
• 1.2.1 傳統(tǒng)表面改性技術(shù)概況11
• 1.2.2 鈦合金激光表面改性技術(shù)工藝11-14
• 1.3 激光熔覆技術(shù)14-20
• 1.3.1 激光熔覆的機(jī)理及特點(diǎn)14-15
• 1.3.2 激光工藝的選擇15-16
• 1.3.3 基體表面預(yù)處理16-18
• 1.3.4 多道搭接激光熔覆技術(shù)18-19
• 1.3.5 存在問(wèn)題及研究現(xiàn)狀19-20
• 1.4 本文研究主要內(nèi)容和目的20-22
• 2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備、材料及方法22-26
• 2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備22
• 2.2 實(shí)驗(yàn)材料22-23
• 2.2.1 基體材料22
• 2.2.2 熔覆材料的選用和制備22-23
• 2.3 實(shí)驗(yàn)方法23-26
• 2.3.1 顯微組織分析23
• 2.3.2 微硬度測(cè)試23
• 2.3.3 耐磨性測(cè)試23-26
• 3 氧化釔對(duì)鈦合金(TA15)表面鈷基熔覆層組織性能的影響26-38
• 3.1 引言26
• 3.2 熔覆材料及工藝參數(shù)26-27
• 3.3 分析與討論27-37
• 3.3.1 熔覆層的顯微組織分析27-29
• 3.3.2 XRD物相分析29-31
• 3.3.3 EPMA成分分析31-32
• 3.3.4 熔覆層的耐磨性分析32-36
• 3.3.5 熔覆層的顯微硬度分析36-37
• 3.4 本章小結(jié)37-38
• 4 氧化鋯對(duì)鈦合金(TA15)表面鉆基熔覆層組織性能的影響38-47
• 4.1 引言38
• 4.2 實(shí)驗(yàn)材料和激光熔覆工藝38-39
• 4.3 分析與討論39-46
• 4.3.1 熔覆層的顯微組織分析39-40
• 4.3.2 熔覆層的裂紋分析40-42
• 4.3.3 XRD物相分析42-43
• 4.3.4 熔覆層的顯微硬度分析43-44
• 4.3.5 熔覆層的耐磨性分析44-46
• 4.4 本章小結(jié)46-47
• 5 激光重熔對(duì)鈦合金(TA15)表面鈷基熔覆層組織性能的影響47-54
• 5.1 引言47
• 5.2 實(shí)驗(yàn)材料及工藝參數(shù)47
• 5.3 結(jié)果與討論47-53
• 5.3.1 涂層的宏觀形貌47-49
• 5.3.2 涂層的顯微組織分析49-50
• 5.3.3 EPMA成分分析50-52
• 5.3.4 涂層的顯微硬度分析52-53
• 5.4 本章小結(jié)53-54
• 結(jié)論54-56
• 參考文獻(xiàn)56-61
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況61-62
• 致謝62-63

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：792377