激光熔覆鎳基合金組織與性能的研究.pdf

1、長(zhǎng)春工業(yè)人學(xué)碩士學(xué)位論文摘要激光熔覆工藝能夠熔敷高性能合金在價(jià)格較低的金屬基體表面而不影響基體的性質(zhì)，節(jié)省貴重稀有金屬材料的用量，具有非常高的經(jīng)濟(jì)效益，在各行業(yè)的應(yīng)用非常廣泛。鎳基熔覆材料適用于對(duì)耐磨、耐熱疲勞和耐熱腐蝕有要求的零件，應(yīng)用比較廣泛。本文的熔覆材料選用鎳基合金與鎳基合金加WC粉末，先以鎳基合金為熔覆材料在不同工藝參數(shù)條件下進(jìn)行單層單道激光熔覆，研究了熔覆層的形貌特征、組織與性能在不同工藝參數(shù)下的影響，之后以鎳基合金加不同含

2、量WC為熔覆材料進(jìn)行激光搭接熔覆，研究了熔覆層的組織與性能在不同熔覆材料配比下的影響。得出如下結(jié)論：1、在其他各個(gè)工藝參數(shù)都一樣的條件下，隨著增加掃描速度單道單層激光熔覆層的寬度減小，增加送粉速率單道單層激光熔覆層的寬度基本不發(fā)生變化，增大激光輸出功率單道單層激光熔覆層的寬度增大；隨著增加掃描速度單道單層激光熔覆層的高度降低，增加送粉速率單道單層激光熔覆層的高度增加，增大激光輸出功率單道單層激光熔覆層的高度增加；隨著增加掃描速度單道單層

3、激光熔覆的熔池深度變淺，增加送粉速率單道單層激光熔覆的熔池深度變淺，增大激光輸出功率單道單層激光熔覆的熔池深度變深。2、單道單層激光熔覆層的橫截面大部分是樹(shù)枝晶的顯微組織，平面晶組織、胞狀晶組織、柱狀樹(shù)枝晶組織與轉(zhuǎn)向樹(shù)枝晶組織是由基體與激光熔覆層界面到熔覆表面的顯微組織。在激光熔覆過(guò)程中，溫度梯度G與凝固速率R之間的比值，即G／R，會(huì)對(duì)最終形成的熔覆層的顯微組織有非常大的影響。在其他工藝參數(shù)都一樣的條件下，熔覆層會(huì)隨著掃描速度的增加而減

4、小G與R的比值，使獲得的顯微組織細(xì)化；在增加送粉速率時(shí)，基體的溫度與熔覆材料在單位質(zhì)量上的比能會(huì)下降，所以獲得的熔覆層的顯微組織細(xì)化；在激光輸出功率增大時(shí)，熔覆層的冷卻速度會(huì)變慢、熔覆材料單位質(zhì)量上的比能會(huì)升高，所以獲得的熔覆層的顯微組織粗化；顯微硬度會(huì)隨著掃描速度的增加而增大，隨著送粉速率的增加而增大，隨著激光輸出功率的增大而減??；被稀釋的熔覆層區(qū)與熱影響區(qū)會(huì)隨著掃描速度的增加而減小，隨著送粉速率的增加而減小，隨著激光輸出功率的增大而

5、增大。3、縱向搭接熔覆層形成薄壁墻的質(zhì)量直接受激光束與熔覆材料在激光熔覆過(guò)程中的匹配影響。在激光熔覆工藝參數(shù)都一樣的條件下，熔覆層的顯微組織會(huì)隨著熔覆材料中WC比例的增加而發(fā)生轉(zhuǎn)變，從有較多的骨狀樹(shù)枝晶結(jié)構(gòu)存在逐漸的向沒(méi)有明顯顯微組織特征的情況轉(zhuǎn)變，而且在熔覆層中有非常多的碳化物，物相構(gòu)成、化學(xué)成分與物相的分布狀態(tài)在熔覆層中是不均勻的，主要的物相有SiCrFeNi、WCrFeNi、CrFeNiW與WC四個(gè)不同成分的區(qū)域，熔覆材料中WC的

6、量為50％時(shí)，多層激光搭接熔覆中第一層熔覆層的顯微組織與它上面的第二層熔覆層的顯微組織相比要細(xì)化，熔長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractLasercladdingprocessperformanceCanbedepositedatalowerpricemetalalloysubstratesurfaceandbasicallynoimpactonthebasicsavingsamountofpreciousmetalsmateria

7、ls，hasaveryhi曲cost，theapplicationisveryextensiveintheindustryLasercladdingprocessCanbeappliedtosmeltingtheHi曲一performancealloyonthelowerpricemetalalloysubstratesurfacewithoutsubstantiallyimpactingonthesubstrate，savingmat

8、erialstheamountofpreciousmetalsTherefore，LasercladdinghasveryhigheconomicbenefitsandiswidelyusedintheindustryNickelbasedcladdingmaterials，suitableforthepartsrequestingwearresisting，heatresistantandheatresistantcorrosionf

9、atigue，arewidelyusedInthispaper，nickelbasedalloysandnickelbasedalloyswithWCpowderparticlesWasselectedasthecladdingmaterialsFirst，choosingnickelbasedalloyasthecladdingmaterialforsinglelayersingle—channellasercladdingproce

10、ssunderdifferentparametersconditions，thisarticlestudiedthemorphologycharacteristicsofcladdinglayer，theaffectingonorganizationandperformanceunderdifferentprocessparametersThenselectednickelbasedalloyswithdifferentcontento

11、fWCascladdingmaterialsforlaserlapcladdingandstudiedthemicrostructureandpropertiesofthecladdinglayerofcladdingmaterialatdifferentratiosSomeconclusionsCanbedrawnasfollows：1，KeepotherprocessparametersS31TIeincreasescannings

12、peedreducedthewidthofthesinglechannelmonolayerlasercladdinglayerwhileincreasethefeedratehadlittleeffectonthewidthofsinglechannelmonolayerlasercladdinglayerandthewidthincreasesasthelaseroutputpowerincreases；increasescanni

13、ngspeedreducedtheheightofthesinglechannelmonolayerlasercladdinglayerwhileincreasethefeedrateorincreasingthelaseroutputpowercanincreasetheheightofthesinglechannelmonolayerlasercladdinglayer；increasethescanningspeedorincre

14、asethefeedrateCanreducethedepthofmoltenpoolofthesinglechannelsinglelasercladding，butincreasethelaseroutputpowermakethedepthofthemoltenpooldeeper2，Dendritesarethemajormicrostructureonthecrosssectionofsingle—channelmonolay

15、erlasercladdingThemicrostructurefromtheinterfaceofthematrixandthelasercladdinglayertothesurfaceofthelasercladdinglayerareflatgrainstructure，cellularstructure，columnardendritesandsteeringdendritesInthelasercladdingprocess

16、，theratiobetweenthetemperaturegradientGandsolidificationrateR，thatG／R，hasaverybigimpactonthemicrostructureofthecladdinglayereventuallyformedMaintainotherprocessparametersinsame，increasethescanningspeedCandecreasetheratio