發(fā)布時間：2017-09-06 22:22

  本文關(guān)鍵詞：鋁合金表面激光熔覆AlFeMnSi系多主元合金涂層的組織與性能研究

  更多相關(guān)文章： 鋁合金 激光熔覆 Al-Fe-Mn-Si系 多主元合金涂層 耐磨性

【摘要】：鋁合金具有密度低、易加工、比強度和比剛度高等特點,在工業(yè)上具有廣泛的應用。然而,鋁合金的表面硬度低、摩擦系數(shù)高、磨損量大,很大程度上限制了鋁合金的應用范圍。通過激光熔覆可以在鋁合金表面獲得晶粒細小、致密而且結(jié)合性好的強化層。相比于傳統(tǒng)熔覆材料,多主元合金突破了傳統(tǒng)合金的設計理念,由多種主要元素組成,通過成分的改變,可以在很寬的范圍調(diào)整潤濕性以及硬質(zhì)相和韌性相的比例,有助于缺陷的控制。本文通過激光熔覆技術(shù)在鋁合金表面制備了Al-Fe-Mn-Si系多主元合金涂層,研究了激光熔覆工藝、熔覆層的宏觀形貌、物相、顯微組織、顯微硬度及耐磨性能。利用YAG激光器在6061鋁合金表面激光熔覆Al-Fe-Mn-Si系多主元合金涂層的工藝理想取值范圍為:掃描速度V=4~5mm/s、峰值功率pm=5~6kw、脈沖寬度tp=6~8ms、離焦量D=4~5mm、頻率f=8HZ。利用優(yōu)化的激光熔覆工藝,在鋁合金表面得到的涂層宏觀質(zhì)量較好。熔覆層由等軸晶與樹枝晶組成,過渡區(qū)出現(xiàn)平面晶組織。激光熔覆制備的AlFeMnSiZn多主元合金涂層和AlFeMnCoCrSix多主元合金涂層的相組成主要是具有簡單FCC結(jié)構(gòu)的α-Al固溶體,AlFeMnSiZn多主元合金涂層中還生成了少量金屬間化合物Al13Fe4和Al6Mn;AlFeMnCoCrSix多主元合金涂層中出現(xiàn)了金屬間化合物Al8Fe2Si、Al13Fe4、Al6Mn,且隨著Si含量的降低,生成的金屬間化合物增多。AlFeMnSiZn多主元合金涂層的表面顯微硬度可達330HV0.2;相比于基體的硬度102 HV0.2,提高了2倍。AlFeMnCoCrSix多主元合金涂層比基體的硬度提高了3~7倍,其硬度變化趨勢:AlFeMnCoCrSi0.1涂層AlFeMnCoCrSi0.7涂層AlFeMnCoCrSi1涂層AlFeMnCoCrSi0.4涂層。磨損試驗結(jié)果表明,AlFeMnSiZn多主元合金涂層的磨損體積為基體磨損體積的1/4,磨損機制為粘著磨損和輕微的磨粒磨損同時作用。AlFeMnCoCrSix多主元合金涂層都存在磨粒磨損和一定程度的剝落,磨損體積為基體磨損體積的0.14~0.34倍,其中AlFeMnCoCrSi0.7多主元合金涂層由于韌性相和硬質(zhì)顆粒的搭配比例最合適,故其耐磨性能表現(xiàn)最好。
【關(guān)鍵詞】：鋁合金 激光熔覆 Al-Fe-Mn-Si系 多主元合金涂層 耐磨性
【學位授予單位】：重慶理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-22
• 1.1 鋁合金的運用及其表面強化技術(shù)9-11
• 1.1.1 鋁合金簡介9-10
• 1.1.2 鋁合金的表面強化技術(shù)10
• 1.1.3 激光表面改性技術(shù)10-11
• 1.2 激光熔覆技術(shù)11-17
• 1.2.1 激光熔覆的原理與方法11-13
• 1.2.2 激光熔覆的特性13-15
• 1.2.3 鋁合金表面激光熔覆材料體系15-17
• 1.3 多主元合金17-20
• 1.3.1 多主元合金簡介17-19
• 1.3.2 多主元合金的性能特點19
• 1.3.3 激光熔覆法制備多主元合金19-20
• 1.4 本文的研究目的和內(nèi)容20-22
• 2 實驗材料及方法22-31
• 2.1 實驗材料和設備22-24
• 2.1.1 基體材料22-23
• 2.1.2 熔覆材料23-24
• 2.1.3 實驗設備24
• 2.2 激光熔覆試驗方法24-28
• 2.2.1 熔覆材料預處理25
• 2.2.2 預置涂層25-26
• 2.2.3 激光熔覆試驗26-28
• 2.3 熔覆層的組織與質(zhì)量檢測28-31
• 2.3.1 熔覆層組織結(jié)構(gòu)分析28
• 2.3.2 熔覆層物相分析28
• 2.3.3 熔覆層顯微硬度測試28-29
• 2.3.4 熔覆層的摩擦磨損試驗29-31
• 3 激光熔覆工藝的優(yōu)化31-40
• 3.1 引言31-32
• 3.2 掃描速度對熔覆層的影響32-34
• 3.3 峰值功率對熔覆層的影響34-35
• 3.4 脈沖寬度對熔覆層的影響35-37
• 3.5 離焦量對熔覆層的影響37-39
• 3.6 本章小結(jié)39-40
• 4. 鋁合金表面激光熔覆AlFeMnSiZn多主元合金涂層的研究40-51
• 4.1 AlFeMnSiZn多主元合金熔覆層的表面形貌40
• 4.2 AlFeMnSiZn多主元合金熔覆層的相結(jié)構(gòu)40-41
• 4.3 AlFeMnSiZn多主元合金熔覆層的微觀組織與成分分析41-44
• 4.4 AlFeMnSiZn多主元合金熔覆層的顯微硬度44-46
• 4.5 AlFeMnSiZn多主元合金熔覆層的磨損性能46-50
• 4.6 本章小結(jié)50-51
• 5. 鋁合金表面激光熔覆AlFeMnCoCrSi_x多主元合金涂層的研究51-63
• 5.1 引言51
• 5.2 AlFeMnCoCrSi_x多主元合金涂層的宏觀形貌51-53
• 5.3 AlFeMnCoCrSi_x多主元合金涂層的物相結(jié)構(gòu)53
• 5.4 AlFeMnCoCrSi_x多主元合金涂層的微觀組織與成分分析53-57
• 5.5 AlFeMnCoCrSi_x多 主元合金熔覆層的顯微硬度分析57-58
• 5.6 AlFeMnCoCrSi_x多主元合金涂層的磨損性能58-61
• 5.7 本章小結(jié)61-63
• 6. 結(jié)論與展望63-65
• 致謝65-66
• 參考文獻66-70
• 個人簡歷、在學期間發(fā)表的學術(shù)論文及取得的研究成果70

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 李淑華,尹玉軍,李樹堂;鋁及其合金的表面處理技術(shù)[J];材料保護;2001年03期

2 丁向群,何國求,陳成澍,劉小山,朱正宇;6000系汽車車用鋁合金的研究應用進展[J];材料科學與工程學報;2005年02期

3 劉錄錄;孫榮祿;;激光熔覆技術(shù)及工業(yè)應用研究進展[J];熱加工工藝;2007年11期

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本文編號：805780