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《西华大学》 2012年
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Q235钢表面等离子熔覆制备Fe-Al金属间化合物涂层的性能研究

周山栋  
【摘要】:本文采用等离子熔覆技术在Q235钢表面制备Fe-Al金属间化合物涂层,并对熔覆层进行了金相观察、显微硬度的测试,然后利用XRD、SEM等方法对Fe-Al金属间化合物涂层的显微组织结构和性能进行研究。 本文中制备的Fe-Al金属间化合物熔覆层应该是无气孔、裂纹等明显缺陷,与基体为良好的冶金结合的同时要保证较低的稀释率。所以为了获得良好的熔覆层,本文对等离子熔覆工艺展开了如下研究: (1)首先采用正交设计对熔覆工艺进行合理设计:在预制层厚度为定值2mm、喷嘴高度为10mm时,等离子熔覆的最佳工艺参数为转移弧电流为140A、转移弧电压为36V、电弧摆动速度为1200mm∕min、离子气流量为0.3m~3/h、焊接速度为30mm∕min、电弧摆动宽度为20.5mm、保护气流量为0.8m~3/h。 (2)制备了三组Al含量不同的Fe-Al金属间化合物涂层(Al含量分别为10%、20%、30%,其余为Fe),研究表明:(a)不同Al含量的熔覆层均由Fe_3Al、FeAl、α-Fe相组成;(b)熔覆层的显微组织均为粗大柱状晶内有针状物析出,针状析出物呈不规则排列,经研究确定粗大柱状晶基体组织为α-Fe,针状析出为Fe_3Al,随着熔覆层中Al含量的增加,熔覆层中针状析出物增多,但当Al含量为30%时熔覆层中有粗大针状物析出,经XRD、EDS分析证明粗大针状相也为Fe_3Al;(c)对这三组Al含量不同的熔覆层进行硬度测试,硬度随Al含量的增加而增大。 (3)以Fe、Al以及铬铁粉为原料,制备了三组不同Cr含量的Fe-Al金属间化合物涂层(Cr含量为5%、10%、15%,其余为Fe:Al=7:1),研究表明:Cr含量为5%时,熔覆层中有颗粒相(Fe_3Al相)生成,熔覆层的显微硬度变化不大;Cr含量为10%时,熔覆层中显微组织无明显变化,但显微硬度有所提高;Cr含量为15%时,熔覆层中有(Fe,Cr)_7C_3硬质相生成,但由于分布不均匀,熔覆层显微硬度曲线呈不规则曲线。 (4)等离子熔覆过程中会产生应力集中等缺陷,因此熔覆后通常会对熔覆层进行退火处理,本文采用了三组退火工艺,分别为700℃×2h、800℃×2h、900℃×2h对熔覆层进行均匀化退火处理。研究表明,700℃×2h均匀化退火后,熔覆层的组织均匀,硬度得了显著提高;800℃×2h均匀化退火后,熔覆层的硬度略有降低;900℃×2h均匀化退火后,熔覆层组织分布不均匀,硬度明显下降。
【学位授予单位】:西华大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TG174.44

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