CMT法30CrMnSi鋼板表面熔覆CuSi3工藝研究.pdf

1、針對銅熔覆層在航空航天領(lǐng)域及兵器制造業(yè)的應(yīng)用，本文利用CMT技術(shù)在30CrMnSi鋼板表面熔覆CuSi3。在分析熔覆工藝參數(shù)對溫度場影響的基礎(chǔ)上，主要對界面區(qū)組織、熔覆區(qū)組織及其形成機(jī)理、熔覆區(qū)稀釋率以及接頭力學(xué)性能進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。
　　通過分析焊接傳熱過程，采用焊后熔覆層幾何參數(shù)建立實(shí)體模型，利用高斯面熱源和弓形柱體熱源結(jié)合的復(fù)合熱源作為熱源模型，運(yùn)用用戶子程序，模擬了不同工藝參數(shù)下的焊接溫度場。研究結(jié)果表明：隨著送絲速度的增

2、加或焊接速度的減小，熔覆金屬及基體所達(dá)到的最高溫度升高，熔覆金屬冷卻速率變慢，凝固時(shí)的溫度梯度變小，基體熔化量增多。計(jì)算結(jié)果的驗(yàn)證采用焊接熱循環(huán)曲線對比與基體熔化區(qū)域?qū)Ρ认嘟Y(jié)合的方法，計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合良好。
　　通過掃描電鏡、能譜分析和X-射線衍射等方法對界面區(qū)和熔覆區(qū)進(jìn)行了分析，利用數(shù)值模擬結(jié)果探討了熔覆區(qū)組織的形成機(jī)理。結(jié)果表明：界面區(qū)由Fe3Si化合物、α-Fe及ε-Cu組成，隨著送絲速度的增大，熔覆區(qū)硅鐵化合物相被α

3、-Fe固溶體取代，熔覆區(qū)晶粒形態(tài)由胞狀樹枝晶向樹枝晶、等軸晶轉(zhuǎn)變；隨著焊接速度的降低，熔覆區(qū)Fe Si化合物變?yōu)镕e32Si化合物，晶體形態(tài)由樹枝晶過渡到胞狀樹枝晶。熔覆層金屬較快的冷卻速率導(dǎo)致液態(tài)金屬發(fā)生Fe-Cu液相分離，從而形成富Fe顆粒相，隨送絲速度的增大，球狀富Fe顆粒相的半徑增大，數(shù)量先增多后減少。
　　利用基體熔化面積計(jì)算了熔覆金屬稀釋率，對接頭進(jìn)行了剪切試驗(yàn)，結(jié)果表明，熔覆層稀釋率及接頭抗剪強(qiáng)度均隨熱輸入的增大而增