鈦-鋼層合板激光熔覆制備工藝及性能研究.pdf

1、工業(yè)純鈦作為表層，普通碳鋼或低合金鋼作為基體，以冶金狀態(tài)結合而成的鈦/鋼層合板作為純鈦板的替代品，既具有鈦的耐腐蝕性能，又具有碳鋼的強度和塑性，且可加工性能大大提高，而成本只有純鈦板的1/5-1/10，已經越來越多的應用于石油化工和海水淡化等領域。目前工業(yè)生產金屬層合板的主要方法有爆炸法和軋制法，爆炸法不適用與生產總厚度10mm以下的層合板，國內軋制法生產總厚度4mm以下的鈦/鋼層合板的技術尚不成熟。激光熔覆制備的不銹鋼-碳鋼層合板具有

2、較好的結合強度，滿足相關技術標準，證明激光熔覆是制備總厚度較小的層合板的一種可行的方法。嘗試采用激光熔覆制備總厚度為2mm和3mm的鈦/鋼層合板，并對其組織和力學性能進行相關檢測分析，為提高界面結合力采用添加過渡層材料的方法。主要工作和結果如下:
　　(1)研究激光工藝參數對熔覆層質量的影響。通過實驗對比，單向送粉雙向掃描是較為合適的熔覆工藝方法。采用單因素法分析激光各工藝參數對熔覆層尺寸質量的影響規(guī)律，確定合理的激光熔覆工藝參數

3、范圍。采用正交試驗分析各工藝參數對熔覆層尺寸影響大小關系，并最終確定一組制備層合板的工藝參數，最后采用一定的搭接系數進行激光熔覆搭接試驗，制備出一定面積的鈦/鋼層合板樣件。
　　(2)對單向送粉雙向掃描方法制備出的鈦/鋼層合板進行組織成分和力學性能測試分析。通過金相檢測、XRD檢測和EPMA檢測等，分析確定層合板基體Q235熱影響區(qū)和鈦熔覆層不同部位組織和成分，揭示激光熔覆過程鈦熔覆層與基體Q235的結合機理。通過顯微硬度檢測和拉

4、伸試驗，檢測層合板截面上的硬度分布和整體拉伸性能，并利用組織和成分分析結果對力學性能進行相應解釋。
　　(3)為提高鈦熔覆層與基體的結合力，制備鈦覆層厚度比例較大的層合板，采用添加過渡層材料方法。采用金相檢測、SEM和EDS檢測分析，進行層合板的組織分析，對層合板進行拉剪試驗，對斷口形貌進行觀測分析。結果表明，熔覆層組織致密、成分均勻，拉伸試驗鈦層以解理斷裂為主，過渡層材料以韌窩斷裂為主。剪切斷口主要以沿晶脆性斷裂為主，斷裂位于鈦