Ni基大面积激光熔覆涂层制备工艺及组织性能研究

论文摘要

利用TLF-3200快速轴流CO2激光器及六轴六联动三维激光加工机床在40Cr钢表面制备了Ni基单道及大面积激光熔覆涂层。利用金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计、磨损实验机、电化学测试系统、盐雾实验机等研究了激光熔覆层的组织性能及工艺参数对组织性能的影响。研究结果表明:与横流多模激光束相比,轴流基模光束也可以获得组织细小均匀、性能良好的熔覆涂层。熔覆层由熔覆区（CZ）、结合区（BZ）和基底热影响区（HAZ）组成,其组织形貌依次为表层的细小的树枝晶+等轴晶、中部的平面晶+树枝晶、热影响区的马氏体+残余奥氏体组织构成;经XRD分析可知,涂层物相组成为γ-（Ni,Fe）、Ni3Si、FeNi3、Cr23C6、Ni3B;对涂层进行显微硬度、耐磨性能及耐蚀性能测试,结果表明:激光熔覆处理后硬度、耐磨性、耐蚀性都有较大提高,最高硬度约为基体的6倍;最佳耐粘着磨损性能和最佳耐磨粒磨损性能分别约为基体的8.5倍和3.7倍;最佳耐蚀性约为基体的30倍。大面积激光熔覆层的最高硬度、最佳耐磨粒磨损性能、最佳耐蚀性分别约为基体的3.8倍,2.2倍,2.2倍。硬度、耐磨性、耐蚀性随扫描速度的变化趋势是先增大后减小。离焦量为110 mm时所得的熔覆层性能更为优越。大面积激光熔覆层的性能不及单道激光熔覆层。多层叠加熔覆层的耐蚀性能优于多道搭接熔覆层。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 激光熔覆技术简介
• 1.1.1 激光熔覆材料体系
• 1.1.2 激光熔覆工艺种类
• 1.1.3 大面积激光熔覆工艺
• 1.1.4 激光熔覆工艺参数
• 1.1.5 激光熔覆涂层的性能
• 1.1.5.1 耐磨性能
• 1.1.5.2 耐蚀性能
• 1.1.6 激光熔覆技术的应用
• 1.1.7 激光熔覆存工艺存在的问题
• 1.1.7.1 气孔的产生及其防止
• 1.1.7.2 裂纹的产生、控制及防止
• 1.1.8 激光熔覆技术的发展
• 1.2 本课题的实用价值
• 2 实验过程
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 基体材料
• 2.1.2 熔覆材料
• 2.2 实验设备
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 基体材料预处理
• 2.3.2 涂覆预置粉末
• 2.3.3 激光熔覆处理
• 2.3.4 显微组织观察及物相分析
• 2.3.4.1 显微组织观察及能谱分析
• 2.3.4.2 物相分析
• 2.3.5 性能测试
• 2.3.5.1 显微硬度测试
• 2.3.5.2 耐磨性能测试
• 2.3.5.3 耐腐蚀性能测试
• 3 激光熔覆涂层微观组织结构
• 3.1 单道激光熔覆涂层显微组织结构观察及分析
• 3.2 多道搭接激光熔覆涂层显微组织结构观察及分析
• 3.3 多层叠加激光熔覆涂层显微组织结构观察及分析
• 3.4 扫描速度对激光熔覆涂层显微组织的影响
• 3.5 离焦量对激光熔覆涂层结合性能的影响
• 3.6 激光熔覆涂层成分线扫描
• 3.7 本章小结
• 4 激光熔覆涂层的力学性能
• 4.1 激光熔覆涂层的显微硬度
• 4.1.1 单道激光熔覆涂层的显微硬度
• 4.1.2 大面积激光熔覆涂层的显微硬度
• 4.1.3 扫描速度对激光熔覆涂层显微硬度的影响
• 4.2 激光熔覆涂层的耐磨性能
• 4.2.1 激光熔覆涂层的粘着磨损性能
• 4.2.2 激光熔覆涂层的磨粒磨损性能
• 4.3 本章小结
• 5 激光熔覆涂层的耐蚀性能
• 5.1 海水的腐蚀特点及电化学腐蚀过程
• 5.1.1 海水的腐蚀特点
• 5.1.2 海水的电化学腐蚀过程
• 5.2 激光熔覆涂层的极化曲线
• 5.2.1 40Cr 钢基体的腐蚀行为
• 5.2.2 激光熔覆试样的腐蚀行为
• 5.3 激光熔覆涂层的中性盐雾实验
• 5.4 本章小结
• 6 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间已发表的学术论文及科研成果