激光熔覆Ni基非晶合金涂层组织及性能研究

论文摘要

为了达到研究激光熔覆可以在45钢基体表面制备Ni基非晶合金涂层的目的。本文采用非晶形成能力三判据原则及非晶成分团簇线定律法则,选取常规非晶合金制备方法中具有较强非晶形成能力的Ni59.35Nb34.45Sn6.2、Ni42Zr30Ta28、Ni60Zr20Nb15Al5合金成分,利用DL-HL-T5000B型横流CO2激光器在以45钢为基体上制备非晶合金涂层。并对不同输出功率下得到的熔覆层微观组织和力学及腐蚀性能进行了理论分析和结果验证。取得了涂层的SEM照片及显微硬度、耐蚀性的数据。结果表明:激光熔覆涂层中除含有非晶相外还含有晶化相以及纳米相。相比45钢,非晶合金涂层在力学和腐蚀性能上都有较大提高。当激光功率为3300W时,熔覆层表层显微硬度值最大为1496.4HK,表面磨损率为0.778g·mm-2;Ni42Zr30Ta28涂层由于非晶相的存在耐蚀性有明显提高,在功率3000W时,试样单位面积增重量为0.0026g·mm-2,耐盐性最好。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 绪论
• 1.1 非晶态合金
• 1.1.1 非晶态合金的结构和特性
• 1.1.2 非晶合金的性能和应用
• 1.1.3 非晶合金的制备方法
• 1.2 激光熔覆方法概述
• 2 激光器简介'>1.2.1 CO₂激光器简介
• 1.2.2 熔覆粉末
• 1.2.3 激光熔覆概述
• 1.2.4 激光熔覆特点
• 1.2.5 激光熔覆的应用
• 1.3 激光表面非晶化
• 1.3.1 激光表面非晶化概述
• 1.3.2 激光熔覆非晶化的实现
• 1.4 本课题研究背景
• 2 非晶合金形成理论
• 2.1 玻璃转变的唯象学
• 2.2 非晶态合金形成热力学
• 2.2.1 热力学驱动力
• 2.2.2 影响非晶形成能力的热力学因素
• 2.3 非晶形成动力学
• 2.4 玻璃形成能力判据
• 2.4.1 约化玻璃转变温度准则
• 2.4.2 过冷液相区参数
• 2.4.3 γ参数
• 2.5 合金成分的设计
• 2.5.1 设计原则
• 2.5.2 合金粉末Ni-Zr-Ta 的成分设计
• 3 实验材料及方法
• 3.1 实验材料
• 3.1.1 基体材料
• 3.1.2 熔覆材料
• 3.2 实验设备
• 3.3 实验方法
• 3.3.1 基体材料预处理
• 3.3.2 熔覆层的制备
• 3.3.3 显微组织表征
• 3.3.4 熔覆层XRD 物相分析
• 3.3.5 试样截面显微硬度测试
• 3.3.6 摩擦性能测试
• 3.3.7 腐蚀性能测试
• 59.35Nb_34.45Sn_6.2 非晶合金涂层研究'>4 激光熔覆Ni_59.35Nb_34.45Sn_6.2非晶合金涂层研究
• 4.1 激光熔覆层显微组织
• 4.1.1 宏观形貌
• 4.1.2 微观形貌
• 4.2 XRD 物相分析
• 4.3 涂层显微硬度
• 4.4 摩擦性能测试
• 4.5 腐蚀性能测试
• 4.5.1 耐酸腐蚀
• 4.5.2 耐盐腐蚀
• 4.6 本章小结
• 42Zr₃₀Ta₂₈ 非晶合金涂层研究'>5 激光熔覆Ni₄₂Zr₃₀Ta₂₈非晶合金涂层研究
• 5.1 熔覆层显微组织
• 5.1.1 宏观形貌
• 5.1.2 激光熔覆层的显微组织
• 5.1.3 不同功率下的熔覆层次表层的显微组织
• 5.2 XRD 物相分析
• 5.3 涂层显微硬度
• 5.4 摩擦性能测试
• 5.5 耐蚀性实验
• 5.5.1 耐酸腐蚀
• 5.5.2 耐盐腐蚀
• 5.6 本章小结
• 60Zr₂₀Nb₁₅Al₅ 非晶合金涂层研究'>6 激光熔覆Ni₆₀Zr₂₀Nb₁₅Al₅非晶合金涂层研究
• 6.1 XRD 物相分析
• 6.2 熔覆层显微组织
• 6.3 涂层显微硬度
• 6.4 摩擦性能测试
• 6.5 腐蚀性能测试
• 6.5.1 耐酸测试
• 6.5.2 耐盐腐蚀
• 6.6 本章小结
• 7 结论
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集