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低碳钢表面激光熔覆镍基涂层组织及耐蚀性研究

作　者: 冯旭东
导　师: 袁庆龙
学　校: 河南理工大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 激光熔覆 镍基合金 微观组织 耐蚀性能 氧-乙炔焰喷焊层
分类号: TG174.44
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


利用激光熔覆技术的三种不同工艺,包括热喷涂预置涂层+激光重熔、粘接预置涂层+激光重熔和同步法激光熔覆工艺,在低碳钢Q235表面制备了镍基自熔合金涂层。借助光学显微镜、扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪、显微硬度计及电化学工作站等对熔覆层的显微组织、截面成分分布、物相组成、显微硬度分布特征以及耐蚀性能进行了测定与分析研究,并与氧-乙炔焰喷焊层进行了对比分析。结果表明:熔覆层不同位置的凝固特征不同,形成的组织亦不同。熔覆层与基体界面结合处为平面晶,熔覆层底部及中部多为垂直于结合面生长的胞状晶和树枝晶,而表层为方向紊乱的自由树枝晶;自熔覆层底部至表层,其晶粒由粗大逐渐变得细小。激光熔覆层组织主要由γ-（Ni,Fe）、Ni3B、Cr7C3、CrB等物相组成。自熔覆层至基体,其硬度曲线呈阶梯状分布。腐蚀试验表明,本试验所制备的镍基合金熔覆层均已达到2级耐蚀标准,耐蚀性评价为良好。通过研究激光熔覆主要工艺参数（激光功率、扫描速度）对微观组织、显微硬度及耐蚀性的影响,结果表明:随着激光功率的增大,晶粒逐渐变得粗大,显微硬度呈现出先增大后减小的特征,腐蚀速率呈现出先减小后增大的趋势,即本试验条件下当激光功率为2.5kW时熔覆层耐蚀性能最佳。随着扫描速度的增大,晶粒得以细化,熔覆层组织变得致密,硬度性能得到不断提高,耐蚀性能逐渐提高,即本试验条件下当扫描速度为6 mm/s时熔覆层的组织及性能最优。与激光熔覆层不同的是,整个氧-乙炔焰喷焊层组织基本一致,晶粒生长无明显的方向性,界面结合处平面晶不连续,热影响区较大,且氧-乙炔焰喷焊层组织中氧元素含量比较丰富,经物相分析得知,它主要以Cr2O3、NiCr2O4、Fe2O3等形态存在。

全文目录


致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-10
1 绪论  10-22
  1.1 引言  10-11
  1.2 激光熔覆技术发展状况  11-20
    1.2.1 激光熔覆技术简介  11-12
    1.2.2 激光熔覆技术国内外研究动态  12-17
    1.2.3 激光熔覆技术目前存在的主要问题  17-19
    1.2.4 激光熔覆技术的发展及前景展望  19-20
  1.3 选题意义  20
  1.4 本文研究内容  20-22
2 试验材料及方法  22-30
  2.1 试验材料  22-23
  2.2 试验设备  23-25
    2.2.1 激光器  23
    2.2.2 送粉器  23
    2.2.3 粉末喷涂枪  23-25
  2.3 试验步骤  25-30
    2.3.1 试样表面预处理  25
    2.3.2 涂层制备工艺  25-27
    2.3.3 金相制样  27
    2.3.4 组织性能测试  27-30
3 激光熔覆镍基合金层组织结构  30-46
  3.1 熔覆层的宏观表面形貌  30-32
  3.2 典型微观组织形貌  32-38
    3.2.1 激光熔覆层显微组织  32-35
    3.2.2 氧-乙炔焰喷涂层及喷焊层显微组织  35-38
  3.3 熔覆层截面成分分布  38-41
  3.4 熔覆层物相结构分析  41-43
  3.5 热影响区组织状况及比较  43-45
  3.6 本章小结  45-46
4 激光熔覆镍基合金层的性能  46-52
  4.1 熔覆层的硬度分布及强化机制分析  46-48
    4.1.1 熔覆层的显微硬度分布  46-47
    4.1.2 熔覆层强化机制分析  47-48
  4.2 熔覆层的耐蚀性及耐蚀机理分析  48-50
    4.2.1 电化学测试  48-49
    4.2.2 耐蚀机理分析  49-50
  4.3 本章小结  50-52
5 工艺参数对激光熔覆层组织性能的影响  52-60
  5.1 激光功率对激光熔覆层组织性能的影响  52-55
    5.1.1 激光功率对激光熔覆层组织的影响  52-53
    5.1.2 激光功率对熔覆层硬度的影响  53-54
    5.1.3 激光功率对熔覆层耐蚀性的影响  54-55
  5.2 扫描速度对激光熔覆层组织性能的影响  55-59
    5.2.1 扫描速度对激光熔覆层组织的影响  56
    5.2.2 扫描速度对激光熔覆层硬度的影响  56-58
    5.2.3 扫描速度对激光熔覆层耐蚀性的影响  58-59
  5.3 本章小结  59-60
6 结论  60-62
参考文献  62-68
作者简历  68-70
学位论文数据集  70

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 金属腐蚀与保护、金属表面处理 > 腐蚀的控制与防护 > 金属表面防护技术 > 金属复层保护
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