高硬度材料激光熔覆镍基合金技术研究

论文摘要

论文对GCr15钢激光表面熔覆镍基合金粉末进行研究。采用预置涂层法在基材表面预置金属镍基粉末,通过不同的激光工艺参数对涂层表面进行多道搭接激光熔覆试验研究,进行了参数优化,获得了最佳的激光熔覆工艺参数。在此基础上借助光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、透射电镜、表面洛氏硬度计和摩擦磨损试验机等试验分析设备,对激光熔覆层的合金元素分布、金相结构、微观组织、表面硬度和摩擦磨损特性等进行了系统的研究。研究结果表明:激光熔覆镍基粉末具有良好的润湿性,可以获得质量较好的熔覆层。通过X射线衍射分析,经过激光熔覆加工后,熔覆层含有γ-Ni固溶体、CrB、Ni4B3、Ni3Si和Cr0.19Fe0.7Ni0.11相。通过改变激光功率和扫描速度可以得到无裂纹和气孔等缺陷的熔覆层,并且与基体呈冶金结合。当激光功率为1600-2000W,扫描速度为250-300mm/s时,熔覆层镍基合金粉末完全熔化,晶格发育均匀、整齐,硬度高。摩擦磨损试验表明,经过激光熔覆后,其熔覆层比基体磨损量降低了44%,耐磨性明显优于基体。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 激光及激光表面改性
• 1.2 激光熔覆技术
• 1.2.1 激光熔覆技术的基本概念和工艺方法
• 1.2.2 激光熔覆材料的添加方式
• 1.2.3 激光熔覆技术的特点及应用
• 1.3 激光熔覆材料设计的一般原则
• 1.4 激光熔覆涂层
• 1.4.1 激光熔覆涂层的材料体系
• 1.4.2 激光熔覆涂层的影响因素
• 1.5 激光熔覆涂层的组织与性能
• 1.5.1 激光熔覆涂层的组织
• 1.5.2 激光熔覆涂层的性能
• 1.6 激光熔覆涂层的质量控制
• 1.7 本课题的研究的目的意义及内容
• 第二章 激光熔覆试验的材料与方法
• 2.1 试验的材料
• 2.1.1 基体材料
• 2.1.2 熔覆材料
• 2.1.3 试样制备过程
• 2.2 组织结构分析试验方法
• 2.2.1 金相试样制备及组织观察
• 2.2.2 TEM 薄膜制备及观察
• 2.2.3 镍基合金激光熔覆层X 射线衍射物相分析
• 2.3 激光熔覆工艺参数及工艺的选择
• 第三章 激光熔覆镍基合金微观组织分析
• 3.1 激光功率对微观组织的影响
• 3.1.1 激光功率对熔覆层金相组织的影响
• 3.1.2 激光功率对熔覆层微观组织的影响
• 3.1.3 激光功率对结合区微观组织的影响
• 3.1.4 激光功率对热影响区微观组织的影响
• 3.1.5 激光熔覆层组织透射电镜分析
• 3.1.6 激光功率对激光熔覆层硬度的影响
• 3.2 激光扫描速度对微观组织的影响
• 3.2.1 激光扫描速度对熔覆层金相组织的影响
• 3.2.2 激光扫描速度对熔覆层微观组织的影响
• 3.2.3 激光扫描速度对熔覆层结合区微观组织的影响
• 3.2.4 激光扫描速度对热影响区微观组织的影响
• 3.2.5 激光扫描速度对激光熔覆层表面硬度的影响
• 3.3 本章小结
• 第四章 熔覆试件摩擦磨损试验研究
• 4.1 试验目的
• 4.2 试验设备与试验方法
• 4.3 试验结果分析
• 4.3.1 磨损机制分析
• 4.3.2 镍基熔覆层和基体摩擦磨损特性对比
• 4.3.3 激光功率对镍基熔覆层磨损特性的影响
• 4.3.4 扫描速率对镍基熔覆层磨损特性的影响
• 4.4 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献