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激光快速成形316L/Inconel718功能梯度材料的研究

梁晓康  
【摘要】: 激光熔覆技术作为先进的涂层制备手段,已经广泛应用于金属零部件的表面强化与修复中,能够有效提高金属零部件的表面耐磨、耐蚀等性能。在基体表面上直接熔覆高性能合金时应力集中情况较为严重,影响了高性能合金的发挥。近年来人们在激光熔覆强化的基础上,引入了梯度概念,这样既能保证熔覆合金的优良性能,又可以有效缓和熔覆层与基体间的残余应力,材料的使用性能可以得到进一步提高。 本文将采用激光快速成形(Laser Rapid Forming,LRF)技术,依次进行单因素实验、正交实验、功能梯度材料(FGM)成形实验等工作,通过金相显微镜、电子探针、显微硬度计、摩擦磨损试验机等工具,依次检测FGM试样的显微组织、元素分布、显微硬度分布、摩擦系数及耐磨性,最后进行功能梯度试样的耐腐蚀性实验。研究内容如下: (1)针对316L不锈钢粉末,利用激光快速成形技术进行单因素实验。研究激光功率、扫描速度、送粉量等主要工艺参数对熔覆层截面形状(熔覆层高度、熔覆层宽度以及熔深)的影响; (2)针对316L不锈钢粉末进行正交实验,其中分别以熔覆层高度、宽度为因变量,激光功率、扫描速度、送粉量为自变量,通过极差分析研究自变量对因变量影响程度的大小,通过回归分析得到因变量与自变量间的回归模型; (3)成形316L不锈钢/Inconel718镍基合金功能梯度材料,并对成形样件进行检测。研究发现,材料的组织致密,以定向生长的柱状枝晶为主,材料的元素和显微硬度沿梯度方向都呈现出合理的线性过渡分布特征,材料的耐磨、耐蚀性从不锈钢侧到镍基合金侧逐渐提高。 采用激光快速成形技术,实现不锈钢基体与高温合金梯度强化涂层的直接制造,不仅能缓和异质合金间的材料突变及其产生的应力集中,还将获得强化涂层的优良性能。


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