论文摘要
激光快速成形技术是在快速原型技术和激光熔覆技术的基础上发展起来的一项高新制造技术。目前,激光熔覆及快速成形采用的材料主要沿用传统的喷涂系列合金,已不能满足生产实际的需要,因此研究和开发新型的符合资源优化配置、满足性能要求的熔覆材料将是当务之急。工艺研究是激光熔覆及快速成形的基础部分。本课题首先研究了激光功率、扫描速度、搭接率、Z轴增量、送粉率等工艺参数对成形尺寸、成形质量的影响。确定最佳的工艺参数如下:送粉速率:10g/min;激光功率:1400-1500W;扫描速度:5mm/s;光斑直径:3mm;搭接率:50%;Z轴增量:0.3mm。其次,根据成形材料设计原则并参考市场上用于熔覆的材料的构成特点,通过试验初步确定成形材料的成分组成,研究了Y2O3对铁基激光熔覆及快速成形件组织、物相构成、耐磨性以及外貌特征的影响。研究表明:Y2O3的加入可以明显细化组织,使组织均匀,使成形件的耐磨性和外观都有所改善;然而过量Y2O3的加入使得组织粗化,耐磨性降低,成形件翘曲,有裂纹出现。确定激光快速成形专用铁基粉末的成分。并研究了激光快速专用铁基粉末的成形件的组织特点及力学性能:1)激光快速成形件硬度达到32HRC以上。2)激光快速成形件磨损试验:成形件磨损失重为116.5mg,基体磨损失重为3802.9mg,激光成形件的耐磨性比基体提高了近33倍。3)激光快速成形拉伸件的抗拉强度为675MPa。4)无任何预热和缓冷处理的条件下在45钢基体表面进行激光快速成形,最后得到壁厚2mm,高40mm,外圆直径30mm的圆筒,圆筒上平面平整,下平面与基体结合良好,无翘曲现象。本文还用铁基合金与（TiO2+C）反应体系,激光熔覆生成TiC原位增强铁基合金涂层。用X-射线衍射、SEM、EPMA测试方法研究了熔覆层的相组成、显微组织,结果表明:均匀分布的TiC颗粒可以通过原位反应生成,TiC的生成使得熔覆层的硬度较基体有很大程度的提高。
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摘要ABSTRACT本文创新和主要贡献第一章 绪论1.1 激光熔覆技术1.1.1 前言1.1.2 激光熔覆特点及方法1.1.3 激光熔覆技术的理论基础1.1.4 激光熔覆材料1.1.5 激光熔覆技术应用1.2 激光快速成形技术1.2.1 激光快速成形技术原理1.2.2 激光快速成形技术特点1.2.3 激光快速成形技术应用1.2.4 激光熔覆及快速成形合金设计方法1.2.5 激光快速成形用合金粉末1.3 课题研究目的1.4 主要研究内容第二章 实验材料与方法2.1 实验方案及技术路线2.2 实验材料2.3 实验设备2.4 激光熔覆及快速成形工艺2.5 硬度实验2.6 金相观察及成分确定2.7 机械性能测试2.8 断口形貌分析2.9 热膨胀2.10 磨损试验第三章 激光快速成形工艺参数的确定3.1 单层熔覆高度的确定3.1.1 激光功率和激光光斑直径对熔覆层高度的影响3.1.2 扫描速度大小对单层激光熔覆层高度的影响3.2 单层激光熔覆层宽度确定3.3 Z轴增量的确定3.4 搭接率的确定3.5 小结第四章 激光快速成形铁基粉末成分确定4.1 激光快速成形铁基粉料基本成分的确定2O3在激光快速成形件中的成分确定'>4.2 Y2O3在激光快速成形件中的成分确定4.2.1 引言4.2.2 成形粉末成份4.2.3 激光快速成形件的物相分析2O3对激光快速成形件显微组织的影响'>4.2.4 Y2O3对激光快速成形件显微组织的影响2O3对激光快速成形件硬度的影响'>4.2.5 Y2O3对激光快速成形件硬度的影响2O3对激光快速成形件耐磨性的影响'>4.2.6 Y2O3对激光快速成形件耐磨性的影响2O3对快速成形薄壁墙形貌的影响'>4.2.7 Y2O3对快速成形薄壁墙形貌的影响4.3 小结第五章 铁基激光快速成形件的性能5.1 激光快速成形件显微组织结构5.2 激光熔覆及快速成形专用粉末熔覆层硬度5.3 激光熔覆层耐磨性能5.4 激光快速成形件力学性能测试5.5 激光快速成形件热膨胀系数5.6 激光快速成形金属件成分均匀性5.7 热处理对激光快速成形件性能的影响5.8 激光熔覆及快速成形粉末在实际生产中的应用5.9 小结第六章 激光熔覆原位生成TIC增强铁基合金的研究6.1 激光熔覆原位生成TiC增强铁基合金的组织6.2 激光熔覆层微区元素成分分析6.3 激光熔覆原位生成TiC增强铁基合金层的凝固行为6.4 激光熔覆原位生成TiC增强铁基合金层的热力学行为6.5 激光熔覆过程中的裂纹与气孔缺陷6.5.1 气孔6.5.2 裂纹6.6 涂层硬度6.7 小结第七章 结论参考文献致谢附录攻读硕士学位期间发表论文专利学位论文评阅及答辩情况表
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