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镍基合金激光熔覆层质量改善的研究及其应用

杨坤  
【摘要】:激光熔覆作为一种新兴的金属表面处理技术,在工业技术领域显示出了广阔的应用前景。镍基合金具有耐磨、耐蚀、耐热等优异的综合性能,是一种广泛应用的激光熔覆材料。本文以镍基合金作为基本研究对象,以抑制高硬度镍基合金熔覆层裂纹的产生、减少镍基碳化钨熔覆层的气孔、增加镍基合金熔覆层的耐磨性为主要内容,进行了系统的实验研究和机理分析。最后是激光熔覆镍基合金在工业上的一个具体应用。 研究结果和主要结论如下: 1.向Ni60合金粉末中加入适量的In_2O_3,选取合适的工艺参数,采用激光熔覆技术在45#钢表面上获得了无裂纹的高质量熔覆层。对熔覆层显微组织进行了观察和分析,测试了熔覆层的显微硬度和摩擦磨损性能。结果表明,同未加入In_2O_3的Ni60激光熔覆层相比,加入适当比例In_2O_3的Ni60熔覆层,虽然硬度有所降低,但硬度分布更加均匀,且在本文的摩擦条件下耐磨性提高。In_2O_3能够降低Ni60激光熔覆层裂纹敏感性的原因在于适当比例的In_2O_3能够抑制粗大块状硬质相的生长,改善枝晶分布,细化组织晶粒,提高涂层韧性。 2.在进行碳化钨的激光熔覆过程中,气孔问题一直是困扰人们的问题,直接影响着熔覆层的质量。在Ni60+25wt.%WC合金粉木中加入适当比例In_2O_3可以得到无气孔的光滑的激光熔覆层。In_2O_3能够减少Ni60+25wt.%WC激光熔覆层气孔的原因在于加入适当比例的In_2O_3后能够抑制WC的分解,从而减少熔池内C的含量,减小了熔池内形成CO和CO_2的可能性。 3.在Ni60自熔性合金粉末中加入适当比例Al_2O_3可以得到质量改善的光滑的耐磨性大大提高的激光熔覆层。Al_2O_3能够大大提高Ni60激光熔覆层耐磨性的原因在于加入0.5wt.%的Al_2O_3后,粗大的脆性硬质相消失,而形成的较小的硬质相弥散分布在韧性相中,不容易脱落,很好的起着均匀载荷和减磨抗磨作用。 4.采用激光熔覆技术,对机车连杆大头定位齿的裂纹修复进行了试验研究。结果表明,选取G115合金粉末作为敷料,在适当的工艺条件下,修复部位具有良好的塑性、韧性和较高的强度和硬度,与基体形成了良好的冶金结合,完全达


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