鈦合金表面熔覆工藝及性能研究.pdf

1、鈦合金具有比強(qiáng)度高、耐蝕性好等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于航空航天、石油化工、汽車制造等行業(yè),但鈦合金表面硬度低和耐磨性差,限制了其在摩擦機(jī)構(gòu)中的應(yīng)用,本文為了在鈦合金表面獲得優(yōu)質(zhì)熔覆層,主要從三個(gè)方面展開研究:
　　首先,考慮了相變潛熱及熱物理性能隨溫度的變化,建立了激光熔覆過程的數(shù)學(xué)模型和ANSYS三維有限元模型,模擬和分析了TC4表面激光熔覆Ni45過程,獲得了熔覆過程中熔池的三維瞬態(tài)溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng),考察了各工藝參數(shù)對(duì)熔池?zé)?應(yīng)力場(chǎng)、

2、熔池形狀及稀釋率的影響規(guī)律,通過ANSYS優(yōu)化分析獲得了最佳工藝參數(shù):P=2400 W,V=5 mm/s,D=3 mm。
　　其次,結(jié)合ANSYS分析結(jié)果設(shè)計(jì)了L16(44)正交實(shí)驗(yàn),采用預(yù)置粉末涂層法,運(yùn)用CO2激光器在鈦合金表面進(jìn)行激光熔覆實(shí)驗(yàn)?？疾炝四芰棵芏葘?duì)熔覆層形貌的影響規(guī)律,實(shí)驗(yàn)表明:能量密度在178~254 J/m2時(shí)可以在鈦合金表面獲得優(yōu)質(zhì)的熔覆層。顯微硬度計(jì)測(cè)量了熔覆層橫截面顯微硬度值,結(jié)果顯示熔覆層顯微硬度是鈦

3、合金基體的4~5倍,說明激光熔覆可以有效提高鈦合金的表面硬度。正交分析了工藝參數(shù)和WC顆粒含量對(duì)顯微硬度的影響規(guī)律,獲得最佳顯微硬度的工藝參數(shù)。SEM觀察并分析了熔覆層各部分微觀晶體組織,獲知了熔覆層在結(jié)合區(qū)與基體形成冶金結(jié)合,其主要含有樹枝晶、等軸晶、WC顆粒及晶間共晶組織,并考察了WC顆粒含量對(duì)熔覆層顯微晶體組織結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律。EDS能譜分析了各種晶體組織結(jié)構(gòu)的成分組成。
　　最后,進(jìn)行了裂紋控制實(shí)驗(yàn),通過在基體和涂層中間加入