激光表面重熔对电冶熔铸WC/钢复合材料组织性能的影响

论文摘要

采用CO2激光器对电冶熔铸WC／钢复合材料DGW40和DGW50进行表面重熔处理，为该类复合材料的表面改性提供更为先进的方法。着重研究激光重熔后，复合材料重熔层的组织结构转变和随后所表现的力学性能。研究结果表明，对于基材为热处理态的复合材料，可以细化表层组织，且激光影响区可以分为熔凝区、过渡区和热影响区。不同的激光工艺参数和不同WC含量的基材所得到的重熔层的物相种类趋于高度一致。至于基材为原始铸造态的复合材料，激光重熔可以大大细化表层的基体组织结构，也包括细化其中碳化物。电冶熔铸WC／钢复合材料激光重熔物相的演变主要包括三部分，钢基体、WC枝晶和细小孤立碳化物。钢基体发生了熔凝，一部分与WC枝晶发生反应形成共晶；WC枝晶无法完全溶解，也就是局部溶解，溶解的程度跟熔池吸收的热量多少有关；细小孤立的碳化物大多数都溶解于钢基体中。熔凝层组织结构细小且均匀分布，物相由WC、Fe3W3C、（Cr，Fe）7C3、马氏体和残余奥氏体构成。重熔前和重熔后的增强相种类上略微发生变化，表现在除多数增强相WC和Fe3W3C以外的碳化物等的溶解，并析出M7C3型复式碳化物和保留残余奥氏体。电冶熔铸WC／钢复合材料激光重熔层的显微硬度和耐磨性都要好于基材。硬化区深度随着熔深的增加而增加。熔深随着激光功率的增加而增加，随着扫描速度的增加而减小。对于WC含量相同的不同重熔层，耐磨性较为接近。WC含量从40wt％增加到50wt％，重熔层的耐磨性提高。复合材料耐磨性和硬度提高的原因归于表面的强化效应。其强化机制为细晶强化、沉淀强化、固溶强化等。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 颗粒增强金属基复合材料的分类、制备方法及发展概况
• 1.2.1 颗粒增强金属基复合材料的分类
• 1.2.2 颗粒增强金属基复合材料制备方法及发展概况
• 1.2.3 电冶熔铸法制备颗粒增强金属基复合材料
• 1.3 颗粒增强金属基复合材料的激光制备
• 1.3.1 激光束的特性
• 1.3.2 常用的激光器
• 1.3.3 激光合成颗粒增强金属基复合材料的研究概况
• 1.3.4 激光表面熔凝的传热传质规律
• 1.4 激光重熔WC/钢复合材料的耐磨性分析
• 1.4.1 耐磨性提高的基本原理
• 1.4.2 磨损测试常用方法
• 1.5 本课题的研究内容及意义
• 第二章 试验材料、性能测试及分析表征
• 2.1 基材选用
• 2.2 激光设备和工艺参数
• 2.3 组织结构分析及表征
• 2.4 性能检测
• 2.4.1 维氏硬度（GPa）及显微维氏硬度检测
• 2.4.2 耐磨性检测
• 2.5 试验方案
• 2.6 试验仪器及设备
• 第三章 一种DGW40激光重熔层的组织研究
• 3.1 引言
• 3.2 激光影响区的划分
• 3.3 激光熔凝层物相
• 3.4 DGW40基材组织结构
• 3.5 激光熔凝层组织演变
• 3.6 激光扫描速度对组织结构的影响
• 3.7 硬度分布
• 3.8 小结
• 第四章 电冶熔铸WC/钢复合材料铸造态的激光重熔初探
• 4.1 引言
• 4.2 DGW40铸造态激光多道重熔后的组织结构
• 4.3 DGW50铸造态单道激光扫描层组织结构
• 4.4 小结
• 第五章 激光重熔电冶熔铸WC/钢复合材料的组织性能研究
• 5.1 引言
• 5.2 预处理对重熔层组织结构的影响
• 5.3 激光工艺参数对激光热影响区组织结构的影响
• 5.4 WC含量对重熔层组织结构的影响
• 5.5 横截面显微硬度分布
• 5.6 激光重熔层的耐磨性能
• 5.7 小结
• 第六章 全文总结
• 参考文献
• 硕士期间发表论文情况