40Cr激光相变硬化表面改性涂层组织与性能研究

论文摘要

本论文工作选用40Cr钢为基体,采用基模光束进行激光相变硬化表面改性,研究了不同工艺参数对改性层组织性能的影响,同时与选用多模光束条件下同材质材料表面改性工艺相比较,分析改性层显微组织及力学性能特点。实验结果表明:基模光束下,激光相变硬化改性层分为,相变硬化区和过渡区;相变硬化区组织由板条马氏体、针状马氏体和残余奥氏体组成;过渡区组织由混合马氏体和部分未熔铁素体组成;XRD分析可知,改性层产生马氏体强化相。试样经轴流基模光束表面改性后,截面最高硬度点出现在次表层;随着扫描速度的提高,表面硬度达到最高值后又下降;当扫描速度为42 mm·s-1时,表面硬度达到极大值1097.9HK;随光斑直径的增大,改性区显微硬度值下降;两种光束模式改性层深都随着能量密度的增加而增加,且多模光束改性层深度相比基模光束改性层要深;经横流多模光束表面改性后试样的耐磨性要优于轴流基模光束表面改性后的试样;经激光相变硬化后试样耐腐蚀性能提高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 激光表面改性技术的原理及特点
• 1.2 激光束不同模式加工特性
• 1.3 激光相变硬化
• 1.3.1 激光相变硬化热处理的强化机理
• 1.3.2 激光相变硬化特点
• 1.3.3 激光相变硬化工艺参数的影响
• 1.3.4 激光相变硬化的应用及研究现状
• 1.4 激光熔凝表面改性
• 1.4.1 激光熔凝表面改性工艺特点
• 1.4.2 激光熔凝改性层组织及特征
• 1.4.3 激光熔凝技术的表面预处理
• 1.4.4 激光熔凝硬化工艺影响因素
• 1.5 激光熔凝硬化表面形貌的控制
• 1.6 激光熔凝硬化的应用及研究现状
• 1.7 激光冲击硬化
• 1.8 本课题研究的价值和意义
• 2 实验材料及方法
• 2.1 基体材料
• 2.2 实验设备及方法
• 2.2.1 实验设备
• 2.2.2 基体材料预处理
• 2.2.3 激光相变硬化改性
• 2.2.4 改性层组织观察及结构分析方法
• 2.2.4.1 改性层微观组织观察
• 2.2.4.2 物相分析
• 2.2.5 力学性能测试
• 2.2.5.1 显微硬度测试
• 2.2.5.2 摩擦磨损性能测试
• 2.2.5.3 腐蚀性能测试
• 3 激光相变硬化改性层微观组织结构
• 3.1 不同光束模式下激光相变硬化改性层组织形貌
• 3.2 基模光束条件下相变硬化改性层微观组织分析
• 3.3 激光功率对改性层组织的影响
• 3.4 改性层 XRD 物相分析
• 3.5 本章小结
• 4 激光相变硬化改性层显微硬度分析
• 4.1 基模光束下激光相变硬化改性层显微硬度分析
• 4.2 基模光束下扫描速度的影响
• 4.3 基模光束下光斑直径的影响
• 4.4 多模光束下激光功率的影响
• 4.5 能量密度的影响
• 4.6 本章小结
• 5 激光相变硬化改性层摩擦磨损性能研究
• 5.1 基模条件下扫描速度对耐磨性的影响
• 5.2 多模光束条件激光功率对耐磨性的影响
• 5.3 能量密度对耐磨性的影响
• 5.4 激光相变硬化改性层磨损形貌
• 5.5 本章小结
• 6 激光相变硬化改性层腐蚀性能研究
• 6.1 改性层阳极极化曲线测定
• 6.2 改性层盐雾实验
• 6.3 本章小结
• 7 替代工艺方案
• 8 结论
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间发表论文情况