本文關(guān)鍵詞：液芯大壓下軋機(jī)軋輥熱障涂層制備工藝，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本課題的來(lái)源是河北省自然科學(xué)基金的資助項(xiàng)目——《液芯大壓下軋機(jī)軋輥極端條件下低周熱疲勞壽命的研究》。根據(jù)該基金早期所做的工作以及完成的內(nèi)容,最后確定本文主要研究的內(nèi)容是:采用激光重熔技術(shù)在液芯壓下軋機(jī)軋輥上制備氧化鋯(Zr O2-8%Y2O3)熱障涂層,確定制備的工藝參數(shù),并對(duì)涂層的性能進(jìn)行研究分析。經(jīng)過(guò)激光重熔處理能夠降低涂層的孔隙率,提高涂層致密度,改善涂層的微觀組織,消除原有的層狀堆疊結(jié)構(gòu)形式,促進(jìn)涂層和基體結(jié)合界面處的元素均勻擴(kuò)散,從而提高基體和涂層的結(jié)合強(qiáng)度,提高涂層質(zhì)量。激光重熔的過(guò)程是一種快速熔化也快速凝固的冶金過(guò)程,在形成的熔池中存在著很復(fù)雜的傳質(zhì)、傳熱、擴(kuò)散、對(duì)流、相變等化學(xué)及物理現(xiàn)象。而激光重熔過(guò)程工藝參數(shù)的確定則直接決定了制成的涂層質(zhì)量的好壞。首先,依據(jù)激光重熔工藝的特性,引入了材料換熱系數(shù)、相變潛熱和熱物性參數(shù)等因素,利用ANSYS仿真優(yōu)化軟件的APDL語(yǔ)言建立出H13模具鋼表面激光重熔等離子噴涂ZrO_2-8%Y_2O_3涂層三維連續(xù)掃描溫度場(chǎng)的有限元模型。研究了某一時(shí)刻熔池溫度場(chǎng)的分布,分析了不同激光工藝參數(shù)對(duì)于溫度場(chǎng)產(chǎn)生的影響,預(yù)測(cè)了熔池的深度和寬度,并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,為激光重熔實(shí)驗(yàn)中搭接率的選取提供理論依據(jù)。其次,根據(jù)模擬的結(jié)果,利用優(yōu)化之后的激光參數(shù)制出了激光重熔涂層。利用掃描電鏡觀察涂層的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)激光重熔之后涂層的孔隙減少,得到了致密的組織。之后測(cè)試涂層的硬度和抗熱震性,涂層的硬度得到很大提高,抗熱沖擊性得到很好改善。最后,通過(guò)小型二輥軋機(jī)進(jìn)行板材試軋,測(cè)試激光重熔涂層在實(shí)際軋制過(guò)程中的使用情況。結(jié)果說(shuō)明,激光重熔涂層保持完好,能有效地提高液芯壓下軋機(jī)軋輥的疲勞壽命。
【關(guān)鍵詞】：激光重熔 ZrO_2-8%Y_2O_3涂層 ANSYS有限元 溫度場(chǎng)
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG174.4;TG333.17
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 緒論9-15
• 1.1 液芯大壓下技術(shù)綜述9-12
• 1.1.1 液芯大壓下技術(shù)簡(jiǎn)介9-10
• 1.1.2 液芯壓下技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用10-11
• 1.1.3 液芯大壓下軋機(jī)的提出及問(wèn)題11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外關(guān)于延長(zhǎng)軋輥壽命的方法的研究12-14
• 1.2.1 軋輥失效及解決措施12-13
• 1.2.2 軋輥修復(fù)技術(shù)13-14
• 1.3 課題來(lái)源及主要內(nèi)容14-15
• 第2章 涂層制備方法的選擇及設(shè)備15-26
• 2.1 熱噴涂技術(shù)及設(shè)備15-22
• 2.1.1 熱噴涂技術(shù)15-17
• 2.1.2 熱噴涂粉末材料的制備方法17-20
• 2.1.3 熱噴涂工藝的選擇20-21
• 2.1.4 涂層厚度的選擇21
• 2.1.5 等離子噴涂設(shè)備21-22
• 2.2 激光熔覆技術(shù)及設(shè)備22-25
• 2.2.1 激光熔覆技術(shù)22-23
• 2.2.2 激光重熔設(shè)備23-25
• 2.3 本章小結(jié)25-26
• 第3章 ZrO_2-8%Y_2O_3熱障涂層制備工藝及涂層的組織和性能分析26-47
• 3.1 涂層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)26-27
• 3.2 制備ZrO_2-8%Y_2O_3涂層的材料27-30
• 3.2.1 基體材料27-29
• 3.2.2 涂層及過(guò)渡層材料29-30
• 3.3 ZrO_2-8%Y_2O_3涂層的制備工藝參數(shù)30-33
• 3.3.1 等離子噴涂工藝參數(shù)30-32
• 3.3.2 激光重熔工藝參數(shù)32-33
• 3.4 ZrO_2-8%Y_2O_3涂層微觀組織的觀察和分析33-36
• 3.4.1 ZrO_2-8%Y_2O_3涂層樣品的制備33
• 3.4.2 ZrO_2-8%Y_2O_3涂層樣品微觀組織的觀察33-35
• 3.4.3 ZrO_2-8%Y_2O_3涂層樣品的物相分析35-36
• 3.5 ZrO_2-8%Y_2O_3涂層性能的測(cè)試36-46
• 3.5.1 顯微硬度測(cè)試36-39
• 3.5.2 抗熱沖擊性能測(cè)試39-41
• 3.5.3 軋制測(cè)試41-46
• 3.6 本章小結(jié)46-47
• 第4章 激光重熔ZrO_2-8%Y_2O_3涂層溫度場(chǎng)分析47-64
• 4.1 激光重熔ZrO_2-8%Y_2O_3涂層溫度場(chǎng)有限元模型的建立47-52
• 4.1.1 溫度場(chǎng)的數(shù)學(xué)模型47-48
• 4.1.2 激光熱源的處理48-49
• 4.1.3 材料熱物性參數(shù)49-50
• 4.1.4 分析單元和網(wǎng)格劃分50-51
• 4.1.5 邊界條件的處理51-52
• 4.1.6 相變潛熱的處理52
• 4.2 溫度場(chǎng)分析結(jié)果與討論52-59
• 4.2.1 溫度場(chǎng)計(jì)算結(jié)果52-55
• 4.2.2 工藝參數(shù)對(duì)溫度場(chǎng)的影響55-59
• 4.3 溫度場(chǎng)模型的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證59-62
• 4.3.1 模擬工藝59-60
• 4.3.2 實(shí)驗(yàn)方法60-62
• 4.4 本章小結(jié)62-64
• 結(jié)論64-66
• 參考文獻(xiàn)66-70
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果70-71
• 致謝71

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