激光熔覆法制备Fe基非晶复合涂层及性能研究

摘要

随着工业的快速发展,在我们的实际生产应用中对材料的各种性能有了更高的要求,以便能够适应各种苛刻复杂的工作环境。现在很多零件的失效是从其表面开始的,如各种类型的摩擦磨损、腐蚀、压溃、扭转及弯曲疲劳使机械零件表面产生微裂纹并逐渐向内扩散,以致使零件失效断裂。激光熔覆技术作为一种新的表面改性技术,在保持基体材料整体性能不变情况下,通过基体材料表面制备的熔覆层提高机械零件表面性能,减小了零部件失效断裂的倾向,已成为材料表面改性技术的一种新的有效手段。
　　本文中使用HWL-W300A型YAG激光器,在压力容器用钢(Q345R)表面制备出了Fe45Cr15Mo15C15B10非晶复合涂层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及能谱分析(EDS),表征了熔覆层的相组成、微观组织及成分分布;通过数控显微硬度仪和电化学工作站,表征了熔覆层的力学性能和电化学腐蚀性能。
　　试验结果表明:通过激光熔覆法制备获得了质量良好、性能优于基材的表面熔覆层;激光熔覆层主要由非晶和晶体相组成,晶体相主要有Fe、Fe3C、Fe23B6、Cr3C2和Mo2C;熔覆层由表及里可分成熔覆层、过渡区和热影响区三个部分,熔覆层是由平面晶、细小的网络状结构树枝晶和无任何组织状态的灰色基底构成;同时,本文研究了工艺参数对熔覆层相组成、组织形貌、力学性能及腐蚀性能的影响,结果表明:随着激光功率的增大,晶体相的衍射峰也逐渐增多加强,非晶含量降低,熔覆层组织中网络骨架状的树枝晶由细小密集逐渐变得粗大稀疏,熔覆层的显微硬度呈现出降低的趋势,熔覆层的耐蚀性呈现出逐渐降低的趋势;随着激光扫描速率的增大,晶体相的衍射峰也逐渐增多加强,非晶含量降低,熔覆层网络骨架状的树枝晶变得更加细小而致密,熔覆层的显微硬度呈现出先增大后减小的趋势,熔覆层耐蚀性呈现逐渐增大到减小的趋势。

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第一章 绪 论

1.1 引言

1.2 非晶合金与非晶复合材料的研究现状

1.3 激光技术制备非晶复合涂层的种类及特点

1.4 本课题的研究目的及意义

1.5 本课题的主要研究内容

第二章 试验材料、设备及研究方法

2.1 实验材料

2.2 主要实验仪器设备

2.3 研究方法

第三章 工艺参数对铁基非晶复合涂层组织的影响

3.1 影响熔覆层的主要因素

3.2 激光工艺参数的制定

3.3 激光熔覆层的宏观形貌及成形

3.4 熔覆层的物相结构分析

3.5 熔覆层微观组织特征

3.6 工艺参数对熔覆涂层组织的影响

3.7 本章小结

第四章 铁基非晶复合涂层的腐蚀及力学性能

4.1 工艺参数对铁基非晶复合涂层的腐蚀性能的影响

4.2 工艺参数对铁基非晶复合涂层力学性能的影响

4.3 本章小结

结论

参考文献

致谢