本文關(guān)鍵詞：鈦合金表面激光重熔金屬基復(fù)合涂層的組織和性能研究

  更多相關(guān)文章： 激光熔覆 激光重熔 組織演變 顯微硬度 斷裂韌性 耐磨性

【摘要】：鈦合金較差的表面性能如低硬度、易發(fā)生粘著磨損,大大限制了其應(yīng)用領(lǐng)域。激光熔覆作為一種優(yōu)良的表面工程技術(shù),可以有效提高其表面性能。本文使用HL-5000型連續(xù)橫流CO2氣體激光器,在鈦合金表面激光熔覆4組WC-純Ni-Ni Cr BSi合金粉末體系后,成功制備了與Ti6Al4V冶金結(jié)合良好的具有優(yōu)異耐磨性的復(fù)合涂層。之后,開(kāi)展了對(duì)30%WC-70%純Ni與30%WC-21%純Ni-49%Ni Cr BSi兩組成分的熔覆層進(jìn)行激光重熔處理的實(shí)驗(yàn)。通過(guò)使用XRD、OM、SEM以及EDS等手段,調(diào)查了熔覆材料成分變化和激光重熔對(duì)熔覆層組織演變的影響。此外,利用顯微硬度計(jì)、維氏硬度計(jì)、摩擦磨損綜合測(cè)試機(jī)、輪廓儀以及電子天平,也研究了涂層顯微硬度、斷裂韌性和耐磨性等力學(xué)性能變化。激光熔覆4組WC+純Ni+Ni Cr BSi粉末的復(fù)合涂層試驗(yàn)表明:涂層1(30%WC-70%純Ni)主要由作為增強(qiáng)相的WC、Ti C與作為基質(zhì)的?(Ti)、Ti Ni和Ti2Ni組成,兩種新相(W,Ti)C與Ni3B在涂層2(30%WC-21%Ni-49%Ni Cr BSi)中形成。當(dāng)熔覆材料中Ni Cr BSi含量由63%增加到70%時(shí),涂層基質(zhì)由Ti Ni和Ti Ni3組成,并且改善了組織均勻性。隨著熔覆層中Ni Cr BSi含量的增加,涂層的硬度逐漸增加(745 HV0.1,976 HV0.1,1046 HV0.1和1107 HV0.1),而涂層斷裂韌性呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)(4.20 MPa·m1/2,3.57 MPa·m1/2,3.02 MPa·m1/2和2.92 MPa·m1/2)。此外,涂層的硬度逐漸增加而斷裂韌性是降低的,涂層磨損機(jī)制由涂層1的微觀切削變?yōu)橥繉?和3的微觀切削和脆性剝落混合,再變?yōu)橥繉?的脆性剝落。涂層2的熔覆材料體系有利于涂層耐磨性的提高。激光重熔30%WC-21%純Ni-49%Ni Cr BSi成分的熔覆層試驗(yàn)表明:涂層主要由(W,Ti)C、Ti C、Ni3B、Ni4B3、?(Ti)、Ti Ni和Ti2Ni物相組成,并且重熔后更多富含Ti的化合物如?(Ti)與Ti2Ni生成;涂層的表面輪廓呈現(xiàn)凸起圓弧狀,在重熔后弧度大大降低,并且它們的稀釋率分別是54.0%和74.1%;涂層重熔前后的硬度分別是1021.7HV和923.7 HV,而涂層斷裂韌性從3.57 MPa·m1/2增加到4.81 MPa·m1/2。激光重熔30%WC-70%純Ni成分的熔覆層試驗(yàn)表明:相比于熔覆層,重熔后涂層變得更加致密并且缺陷數(shù)量大大減少;雖然重熔前后涂層平均硬度十分接近(726.9HV0.1和746.0 HV0.1),但它們的值相比于Ti6Al4V基體的硬度(386.0 HV0.1)提高了2倍左右;而涂層的斷裂韌性重熔前的2.63 MPa·m1/2變?yōu)橹厝酆蟮?.15 MPa·m1/2,大約增加了20%;涂層重熔前后的磨損體積和磨損質(zhì)量變化也揭示了重熔后涂層耐磨性的改善。
【關(guān)鍵詞】：激光熔覆 激光重熔 組織演變 顯微硬度 斷裂韌性 耐磨性
【學(xué)位授予單位】：上海工程技術(shù)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12-20
• 1.1 引言12-13
• 1.2 激光熔覆技術(shù)13-16
• 1.3 激光熔覆層缺陷分析16-17
• 1.4 針對(duì)熔覆層缺陷改善的研究綜述17-19
• 1.5 本課題主要研究?jī)?nèi)容19-20
• 第二章 實(shí)驗(yàn)材料及方法20-28
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料20-22
• 2.2 激光處理前的準(zhǔn)備22
• 2.3 激光熔覆及重熔過(guò)程22-24
• 2.4 金相試樣及摩擦試樣的制備24-25
• 2.5 涂層的組織觀察和性能測(cè)試方法25-28
• 第三章 激光熔覆WC/Ni Cr BSi-Ni粉末的研究28-42
• 3.1 熔覆層組織分析28-35
• 3.2 熔覆層硬度及斷裂韌性分析35-37
• 3.3 熔覆層耐磨性分析37-40
• 3.4 本章小結(jié)40-42
• 第四章 激光重熔 30%WC-49Ni Cr BSi-21%Ni涂層的研究42-51
• 4.1XRD分析42-44
• 4.2 涂層的稀釋率分析44-46
• 4.3 組織分析46-48
• 4.4 涂層硬度及斷裂韌性分析48-50
• 4.5 本章小結(jié)50-51
• 第五章 激光重熔 30%WC-70%Ni涂層的研究51-63
• 5.1 組織形貌分析51-53
• 5.2 物相組成及成分分析53-56
• 5.3 涂層顯微硬度分析56-58
• 5.4 涂層開(kāi)裂敏感性分析58-59
• 5.5 涂層耐磨性分析59-62
• 5.6 本章小結(jié)62-63
• 第六章 總結(jié)與展望63-65
• 6.1 全文總結(jié)63-64
• 6.2 對(duì)本課題的研究展望64-65
• 參考文獻(xiàn)65-69
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的相關(guān)科研成果69-70
• 致謝70-71

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：812856