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《北京工业大学》 2006年
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激光熔覆高速线材轧辊熔覆层开裂问题的研究

陆伟  
【摘要】: 钴基硬面合金具有良好的高温强度和耐磨性,广泛在等离子喷涂、火焰喷涂中应用。激光熔覆技术是一种具有良好应用前景的表面处理技术。与传统的表面技术(等离子喷涂、堆焊等)相比,它具有热输入少、工件的变形小、稀释率低,熔覆层与基体材料的界面结合为冶金结合,同时熔覆层的凝固速度快,得到的熔层晶粒细小;熔覆层的耐磨损、耐腐蚀性能优于传统技术加工的涂层性能。采用激光熔覆技术制造高速线材轧辊,代替传统的粉末烧结辊环,可以节约大量的贵重金属,简化轧辊制造的工艺流程,具有实际的社会效益。熔覆层的裂纹是阻碍激光熔覆技术制造高速线材轧辊的关键问题。本文分别采用CO2激光和YAG激光对熔覆高速线材轧辊所用钴基合金开裂进行了研究,主要研究成果如下: 激光熔覆工艺参数对钴基合金熔覆层的裂纹敏感性有着重要影响。当增大激光功率、减少送粉速率时,熔覆层的裂纹率下降;提高熔覆速度,采用CO2激光进行熔覆时,熔层的裂纹率提高;而采用YAG激光进行熔覆时,熔层的裂纹率反而下降。两者比较而言,YAG激光熔覆的开裂倾向大。原因在于YAG激光波长短,粉末对YAG激光的吸收系数大,熔层高度与宽度的比值大。采用积分镜宽带熔覆时,激光光斑形状由原始激光的圆形光斑转换成矩形光斑,激光能量密度均匀,导致积分镜宽带熔覆层中热应力分布均匀,熔覆层的开裂敏感性显著降低。研究中,采用熔覆层几何形状参数,用单位长度上熔覆层中裂纹的开裂面积作为评价熔覆层开裂敏感性指标。 钴基合金激光熔覆层组织特征是在快速凝固的钴的过饱和固溶体基体相中分布着网络状的共晶组织。X射线衍射表明基体为面心立方结构的γ?Co和α?Co过饱和固溶体,骨架相为CrB、M23C6、M23(CB)6、M2B。裂纹一般萌生在熔覆层与基体材料界面处产生的微孔处、熔覆层中共晶组织间及熔覆层中夹杂物处。熔层组织中共晶组织和熔覆层底部粗大的树枝晶是熔覆层的薄弱区,易于产生裂纹。裂纹在共晶组织中扩展,裂纹扩展方式主要是沿晶扩展,也存在穿晶扩展。熔覆层裂纹属于凝固裂纹。熔层裂纹断口观察显示熔层开裂属于脆性断裂。优化工艺参数,均匀化激光能量密度,减少搭接的次数,均可以显著降低熔层开裂倾
【学位授予单位】:北京工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TG179

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
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中国硕士学位论文全文数据库 前3条
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【参考文献】
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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7 王者昌;;焊接应力变形原理若干问题的探讨(5)[A];第十六次全国焊接学术会议论文摘要集[C];2011年
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9 王者昌;;焊接应力变形原理若干问题的探讨(7)[A];第十六次全国焊接学术会议论文摘要集[C];2011年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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6 范子嘉;长脉冲激光与金属相互作用的热分析[D];长春理工大学;2010年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前8条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【相似文献】
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7 刘存龙;徐滨士;吕耀辉;向永华;;铝合金变极性等离子熔覆修复技术研究[A];第七届全国表面工程学术会议暨第二届表面工程青年学术论坛论文集(一)[C];2008年
8 刘敬巍;于凡;李晓燕;;轴类零部件感应熔铸合金层修复工艺研究[A];走中国特色农业机械化道路——中国农业机械学会2008年学术年会论文集(上册)[C];2008年
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10 杨森;王三军;龚涛;刘文今;;铝合金表面MoSi_2/SiC复合涂层的激光熔覆制备[A];第九次全国热处理大会论文集(二)[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 翟扬;激光熔覆硼、钛材料市场海阔天空[N];中国有色金属报;2003年
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1 朱庆军;Fe基非晶—纳米晶激光熔覆涂层研究[D];山东大学;2008年
2 杜宝帅;激光熔覆原位合成陶瓷相增强Fe基熔覆层研究[D];山东大学;2009年
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5 赫庆坤;抽油泵柱塞表面激光合成TiC/NiCrBSi熔覆层研究[D];中国石油大学;2009年
6 陆伟;激光熔覆高速线材轧辊熔覆层开裂问题的研究[D];北京工业大学;2006年
7 张庆茂;送粉激光熔覆应用基础理论的研究[D];中国科学院长春光学精密机械与物理研究所;2000年
8 余先涛;铝合金表面激光熔覆Ni基合金及其摩擦学特性研究[D];武汉理工大学;2005年
9 姚军;AZ91D镁合金激光熔覆与重熔层组织特征及其性能研究[D];吉林大学;2007年
10 王明娣;基于光内送粉的激光熔覆快速制造机理与工艺研究[D];南京航空航天大学;2008年
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1 王振坤;高铬铸钢表面激光熔覆陶瓷相增强Fe基熔覆层的研究[D];山东大学;2014年
2 王德超;纯铝基体氩弧熔覆Fe及Ni的表面层组织与性能[D];吉林大学;2014年
3 余菊美;铁基合金激光熔覆层质量与性能改善的研究[D];郑州大学;2004年
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5 赵冠琳;激光熔覆原位反应生成TiC-VC增强铁基熔覆层的研究[D];山东大学;2008年
6 王明生;SCH13钢表面激光改性层的制备及性能研究[D];沈阳工业大学;2010年
7 王承伟;激光熔覆碳化硼增强镍基复合层组织与性能研究[D];山东大学;2009年
8 姚秀军;激光熔覆及快速成形专用镍基粉末的研制[D];山东大学;2006年
9 陶春华;金属粉末激光熔覆成形的基础试验与模拟[D];大连理工大学;2008年
10 李耀忠;激光熔覆纳米SiC增强NiFeBSi复合涂层的研究[D];大连理工大学;2009年
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