本文關鍵詞：TiC增強鈷基合金激光熔覆層組織及性能的研究

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【摘要】：閥門經常處于一種較高溫度和壓力的環(huán)境下工作。加上閥門與自身接觸面或流體中的雜質相互摩擦、擠壓,以及流體的沖刷和腐蝕,使得閥門密封面產生損傷,導致閥門報廢。采用激光熔覆工藝對閥門密封面進行表面強化處理,可以顯著提高閥門的使用壽命,給社會帶來巨大的經濟效益。試驗選取Stellite 6、Stellite F和Tribaloy 400三種鈷基合金作為激光熔覆材料,并添加一定量的TiC進行增強,在304不銹鋼表面制備了一系列鈷基合金激光熔覆層。論文以激光熔覆層表面成形及稀釋率為參考,發(fā)現(xiàn)激光功率為5KW,掃描速度為360mm/min時,獲得的熔覆層質量較好。Stellite 6激光熔覆層組織主要由面心立方(fcc)結構的初生固溶體γ-Co相,以及少量Cr7C3、CrFe、Cr2Ni3、Co3W等相構成。添加TiC后,熔覆層主要組成相γ-Co相不變。Cr7C3相變成了Cr3C2和Cr23C6兩相。Stellite F激光熔覆層主要由y-Co、Cr2Ni3和Ni17W3相構成,以及少量的Co7W6、Cr23C6、Ni3C等相。添加TiC后,熔覆層又生成了Cr3C、Co3Ti和TiC等相。Tribaloy 400激光熔覆層中主要由面心立方的y-Co、ε-(Co7Mo6)、Co2Mo3Si相構成。添加TiC后,熔覆層又出現(xiàn)了TiC、Cr23C6、Cr2Ti、Co3Ti、Co2Ti等相。Stellite 6熔覆層組織結構與Tribaloy 400相似,從熔覆層底部由下到上依次為平面晶、柱狀晶、樹枝晶、等軸晶。Stellite F激光熔覆層從由下到上依次由平面晶、樹枝晶和等軸晶構成。添加TiC粉末后,在生成上述組織的同時,熔覆層內出現(xiàn)了大小不一、形狀各異的塊狀相。當添加量達到20%時,熔覆層表面均勻布滿塊狀相。其主要由TiC及新生成的鈦的金屬間化合物構成。三種鈷基合金激光熔覆層中,Tribaloy 400熔覆層硬度最高,其平均硬度為567HV。常溫磨損試驗中,Stellite F激光熔覆層常溫耐磨性能較好,磨損形式以黏著磨損為主。Stellite 6、Tribaloy 400激光熔覆層常溫耐磨性能較差,磨損形式以磨料磨損為主。高溫磨損試驗中,304不銹鋼摩擦系數最大。Stellite F激光熔覆層摩擦系數最小,約為0.771,磨損形式以黏著磨損為主。Stellite 6與Tribaloy 400摩擦系數相近,磨損形式也相同,均以磨粒磨損為主并伴有少量黏著磨損。這兩種熔覆層高溫耐磨性較好,高溫磨損量僅為304不銹鋼的1/5。在電化學試驗中,Stellite 6和Stellite F激光熔覆層耐腐蝕性能較好。Tribaloy 400耐腐蝕性與304不銹鋼近似。向三種鈷基合金中添加少量TiC(添加量≤10%)時,激光熔覆層硬度不升反降,常溫耐磨性能也變差,未展現(xiàn)出添加陶瓷相的強化效果。當TiC添加量達到20%時,激光熔覆層硬度得到顯著提高,熔覆層平均硬度均在800HV以上。常溫耐磨性能得到顯著提升,常溫耐磨性是304不銹鋼的15倍以上。其磨損形式主要由黏著磨損和接觸疲勞磨損構成。耐腐蝕性能與未添加TiC的熔覆層相比略有降低。
【關鍵詞】：激光熔覆 鈷基合金 顯微組織 耐磨性 耐腐蝕性
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要9-11
• ABSTRACT11-14
• 第1章 緒論14-22
• 1.1 引言14-15
• 1.2 激光熔覆技術15-17
• 1.3 鈷基合金熔覆層研究現(xiàn)狀17-20
• 1.4 本課題研究目的與研究內容20-22
• 1.4.1 研究目的20
• 1.4.2 研究內容20-22
• 第2章 試驗材料及方法22-28
• 2.1 試驗材料22-24
• 2.1.1 母材22-23
• 2.1.2 熔覆材料23-24
• 2.2 試驗設備及方法24-28
• 2.2.1 激光熔覆試驗設備及工藝24-25
• 2.2.2 激光熔覆層微觀組織研究方法及設備25-26
• 2.2.3 激光熔覆層性能測試方法及設備26-28
• 第3章 激光熔覆鈷基合金的工藝研究28-34
• 3.1 工藝參數的重要性28-29
• 3.2 激光功率的確定29-30
• 3.3 掃描速度的確定30-32
• 3.4 熔覆層表面缺陷檢測32
• 3.5 本章小結32-34
• 第4章 鈷基合金激光熔覆層微觀組織及結構34-58
• 4.1 Stellite 6系激光熔覆層34-43
• 4.1.1 Stellite 6系激光熔覆層物相組成34-36
• 4.1.2 Stellite 6系激光熔覆層微觀組織36-43
• 4.2 Stellite F系激光熔覆層43-49
• 4.2.1 Stellite F系激光熔覆層物相組成43-45
• 4.2.2 Stellite F系激光熔覆層微觀組織45-49
• 4.3 Tribaloy 400系激光熔覆層49-56
• 4.3.1 Tribaloy 400系激光熔覆層物相組成50-51
• 4.3.2 Tribaloy 400系激光熔覆層微觀組織51-56
• 4.4 本章小結56-58
• 第5章 鈷基合金激光熔覆層的性能58-78
• 5.1 鈷基合金添加TiC激光熔覆層的顯微硬度58-61
• 5.1.1 Stellite 6系激光熔覆層顯微硬度58-59
• 5.1.2 Stellite F系激光熔覆層顯微硬度59-60
• 5.1.3 Tribaloy 400系激光熔覆層顯微硬度60-61
• 5.2 鈷基合金添加TiC激光熔覆層常溫耐磨損性能61-67
• 5.2.1 Stellite 6系激光熔覆層常溫耐磨性能62-64
• 5.2.2 Stellite F系激光熔覆層常溫耐磨性能64-66
• 5.2.3 Tribaloy 400系激光熔覆層常溫耐磨性能66-67
• 5.3 鈷基合金激光熔覆層高溫耐磨損性能67-71
• 5.4 鈷基合金添加TiC激光熔覆層耐腐蝕性能71-76
• 5.4.1 鈷基合金激光熔覆層耐腐蝕性能71-73
• 5.4.2 Stellite 6添加TiC激光熔覆層耐腐蝕性能73-74
• 5.4.3 Stellite F添加TiC激光熔覆層耐腐蝕性能74-75
• 5.4.4 Tribaloy 400添加TiC激光熔覆層耐腐蝕性能75-76
• 5.5 本章小結76-78
• 第6章 結論78-80
• 參考文獻80-86
• 致謝86-87
• 學位論文評閱及答辯情況表87

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