本文采用Nd:YAG脈沖激光表面熔凝的方法對AISI 304奧氏體不銹鋼的表面氧化進行了深入的研究,并在奧氏體不銹鋼表面成功地制備了高性能的金屬氧化物。通過簡單的數(shù)學(xué)解析模型和具體實驗研究了脈寬以及激光能量密度的變化對AISI 304奧氏體不銹鋼表面氧化物形貌和性能的影響規(guī)律,得出了當脈寬>1ms、激光能量密度相對較高時可獲得較好的奧氏體不銹鋼表面改性效果,并指出脈寬的工藝控制是獲得良好表面質(zhì)量的必要條件。研究了不銹鋼表面單個激光光斑內(nèi)的形貌,發(fā)現(xiàn)在同一激光光斑內(nèi)具有不同的物相組成和顯微組織。光斑中心區(qū)域主要為納米顆粒的Fe2O3,而在光斑邊緣區(qū)域主要為六邊形形貌的Cr2O3和MnO2等氧化物。同一光斑內(nèi)形貌的不同主要是由于光斑中心區(qū)和邊緣區(qū)凝固速率的巨大差異造成的,在光斑中心區(qū)凝固速率最大為89m/s,而在邊緣區(qū)凝固速率近似于0。研究了激光工藝參數(shù)對奧氏體不銹鋼的顯微硬度、耐磨性以及腐蝕性能的影響規(guī)律,獲得了具有實際應(yīng)用價值的數(shù)據(jù),為激光熔凝氧化處理不銹鋼材料提供了實驗數(shù)據(jù)與理論依據(jù)。 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：135 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

激光氧化示意圖

1.4 The Ellingham diagram for metal oxidation re化物形成的動力學(xué)確定金屬氧化能否自發(fā)進行以及氧化產(chǎn)物的相對熱穩(wěn)決反應(yīng)過程進行的機理和速率問題，即氧化反應(yīng)動力入地了解金屬的氧化速率與氧化機制。金屬的氧化膜不能完全覆蓋金屬表面，金屬氧化動力學(xué)的控制環(huán)一種是能夠覆蓋金屬表面，起到金屬與氣體的隔離作經(jīng)由氧化膜擴散傳質(zhì)來實現(xiàn)[67]。熱力學(xué)討論表明反應(yīng)自發(fā)向著生成氧化物的方向進應(yīng)過程簡單描述如下：清潔金屬表面發(fā)生的初始氧化化物的形核。值得注意的是，這種初始氧化一般是在取出來，放置在大氣中約 10 分鐘就可以形成，吸附形成的同時伴隨有應(yīng)力的產(chǎn)生。如果表面氧化物為一

用的材料為 AISI 304 奧氏體不銹鋼，其化學(xué)成分(wt.%工成尺寸約為 12mm×12mm×3mm 的塊狀樣品，分別經(jīng)水、酒精在超聲波中清洗干凈。表 2.1 AISI 304 奧氏體不銹鋼的化學(xué)成分The chemical compositions of AISI 304 austenite staC Mn P S Si Ni ≤ 0.08 ≤ 2.0 ≤ 0.04 ≤ 0.03 ≤ 1.0 8~10 備使用的激光器為武漢楚天研制的 JHM-1GY-100B 型 N示。本激光器的主要技術(shù)指標為：激光波長 1064nm，在 1~100Hz 之間連續(xù)可調(diào)，晶體 Nd:YAG 消光比≥32dB量穩(wěn)定度±3%以及光束發(fā)散角≤5mrad。

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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本文編號：3540951