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强激光作用下的纳米复合涂层组织性能研究

陈生钻  
【摘要】: 工农业生产的各个领域中都存在磨损,磨损是机械部件的主要失效方式之一。随着工业发展对材料的性能提出越来越高的要求和纳米技术的发展,利用纳米材料的优异特性,通过激光制备高性能纳米涂层是解决这一问题的方法之一。在不改变材料整体性能的前提下通过在材料表面沉积高性能的纳米涂层,不仅经济而且能够大大提高材料的耐磨性能和使用寿命。 本文采用CO_2激光器在45钢和3Cr13基体上进行激光处理制备了纳米碳管涂层、镍包纳米氧化铝涂层以及纳米氧化铝复合化学镀硬化镀层,并对成分、显微组织、显微结构,进行了观察和分析,探讨纳米材料的存在形式和强化方式,以及各种工艺参数对涂层性能的影响,并且测试了这些纳米涂层磨损性能和摩擦系数,为制备性能优异的纳米涂层提供了理论依据和具体的参考。 研究结果表明由于激光高温加热的特性,纳米材料部分分解和团聚,部分保留在涂层中,由于纳米相的弥散强化,固溶强化以及激光快速加热快速冷却造成的晶粒细化等因素,纳米涂层的耐磨性能比基体提高了2-3倍。 由于采用包覆纳米氧化铝进行大功率激光熔覆实验获得高性能纳米涂层和纳米复合化学镀镀层的激光相变处理尚未见报道,因此研究包覆纳米氧化铝涂层和纳米复合化学镀激光相变硬化层的组织与性能将是一项开创性工作并有广泛的实际意义。


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