单体液压支柱铁基激光熔覆层的组织与性能研究

摘要

激光熔覆技术是近年来发展应用很快的一种表面处理技术，利用激光熔覆技术在采矿用支护设备的单体液压支柱表面激光熔覆高硬度，耐磨和耐蚀性能优异的熔覆层，不仅能大幅度提高支柱的使用寿命，还可以降低对能源的消耗，减少对环境的污染。与传统单体液压支柱表面电镀铬工艺相比，激光熔覆技术对表面预处理要求低、熔覆工序简单；熔覆层具有结合强度高，耐磨和耐蚀性能好等特点，并可多次修复再使用。
　　本文采用机械手臂搭载光纤激光器，同步送粉法在单体液压支柱表面制备 Fe基自熔性合金粉末激光熔覆层。研究了熔覆层的结晶形貌，微观组织结构，合金元素分布，物相组成，显微硬度，摩擦磨损性能及耐腐蚀性能。
　　结果表明：基体与熔覆层为良好的冶金结合，熔覆层组织是由γ-(Fe,Ni)固溶体及从中析出的化合物 Cr23C6、Cr1.36Fe0.52、M7C3等合金硬质相组成的树枝状共晶组织。结合区内有合金元素的富集，熔覆层由于有硬质合金相析出，合金元素含量出现波动。熔覆层的平均硬度值为636.27 HV0.2，是基体的1.93倍，第二道与第三道熔覆层搭接区的硬度值最高，平均硬度值达到632.25HV0.2，比非搭接区的硬度值高4％。在50~200N的载荷条件下，熔覆层的耐磨性良好，当载荷为150N时，平均摩擦系数最小为0.42，第二道与第三道熔覆层搭接区的磨痕宽度最小，耐磨性最好。电化学腐蚀试验结果表明：基体无明显的稳定钝化区，各道熔覆层均出现明显的稳定钝化区。第二道熔覆层的钝化区间最大，自腐蚀电位最高，腐蚀电流密度最小，分别为1329mV、-354mV、0.5049 uA/cm2，因此耐腐蚀性能最好。基体和各道熔覆层腐蚀形貌均沿晶间腐蚀。

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第1章 绪 论

1.1 课题研究背景

1.2单体液压支柱

1.3 激光熔覆技术及研究现状

1.4 本课题研究内容及意义

第2章 试验设备及工艺参数确定

2.1 试验材料

2.2 试验设备

2.3 激光熔覆试验工艺参数的确定

2.4 分析试样的制备

2.5 组织分析与性能测试方法

第3章 熔覆层微观组织与微区成分分析

3.1 熔覆层的宏观形貌

3.2 熔覆层的微观组织形貌

3.3 熔覆层界面处的成分分布

3.4 熔覆层的物相分析

3.5 本章小结

第4章 熔覆层的性能分析

4.1 熔覆层的硬度分布及强化机理分析

4.2 熔覆层的耐磨性能及耐磨机理分析

4.3 熔覆层的耐蚀性能及耐腐蚀机理分析

4.4 本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

致谢

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