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1Cr18Ni9Ti不锈钢激光表面合金化涂层性能研究

作　者: 李贵江
导　师: 许长庆
学　校: 河北工业大学
专　业: 材料学
关键词: 激光表面合金化 TiC颗粒 显微硬度 磨损 稳定化处理
分类号: TG174.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


以1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢为基体材料,选择TiC颗粒为主要的增强相,采用激光表面合金化技术成功制备了TiC颗粒增强复合材料涂层。利用X`Pert MPD X-射线衍射仪、MBS金相显微镜和PhlipsXL30扫描电子显微镜对激光表面合金化涂层物相组成、显微组织和磨损形貌进行了检测和分析,采用HXD-1000数字显微硬度计和MM-200滑动磨损实验机对激光表面合金化试样进行显微硬度和耐磨性测试。同时对激光表面合金化试样进行稳定化处理,并分析稳定化处理对涂层显微组织和耐磨性能的影响。分析和检测显示,激光表面合金化涂层主要由奥氏体A、TiC和Cr23C6三种物相组成;激光表面合金化涂层组织致密,无裂纹、气孔、夹杂等缺陷,与1Cr18Ni9Ti奥氏体基体形成了良好的冶金结合,结合强度高;TiC颗粒细小均匀,呈花瓣状或不规则块状弥散分布于奥氏体基体,稳定化处理后,TiC颗粒变的圆滑,有稍微增大的趋势。显微硬度测试显示,激光表面合金化涂层显微硬度高达427.6HV,约为基体的2倍,且沿合金化涂层深度方向呈阶梯分布。稳定化处理后激光表面合金化涂层和基体显微硬度均略有下降,但激光表面合金化涂层和基体间的强韧性结合得到了显著提高。室温油润滑条件下的滑动磨损实验表明,激光表面合金化涂层的平均摩擦系数最大为0.01219,远小于相应1Cr18Ni9Ti奥氏体基体的平均摩擦系数;激光表面合金化涂层最大失重0.1436g,低于相应基体磨损失重的0.3205g;激光表面合金化涂层磨损表面划痕较浅且平滑,无明显的犁沟、粘着和剥落现象,表现出了优异的耐磨性。稳定化处理后激光表面合金化涂层和基体的摩擦系数和失重均较未稳定化前有所降低,耐磨性得到了一定提高;相同条件下激光合金化涂层的摩擦形貌也较稳定化处理前光滑平整,磨损过程更为稳定,波动幅度小,表现出了更为优异的耐磨性能,这说明稳定化处理能显著提高激光表面合金化涂层的耐磨性能。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章 绪论  9-23
  §1-1 引言  9
  §1-2 激光加工技术  9-12
    1-2-1 激光  9-11
    1-2-2 激光加工技术的特点及应用  11-12
  §1-3 激光表面强化  12-14
    1-3-1 激光熔化淬火  13
    1-3-2 激光熔敷  13-14
    1-3-3 激光非晶化  14
    1-3-4 激光冲击硬化  14
  §1-4 激光表面合金化技术  14-19
    1-4-1 激光表面合金化技术的工艺特点  14-15
    1-4-2 激光表面合金化选材原则  15
    1-4-3 激光表面合金化涂层质量控制  15
    1-4-4 激光表面合金化送粉方式  15-16
    1-4-5 激光表面合金化涂层的组织与性能  16-18
    1-4-6 激光表面合金化的应用  18-19
  §1-5 奥氏体不锈钢和TIC颗粒  19-21
  §1-6 本课题研究目的和内容  21-23
第二章 实验方法  23-27
  §2-1 实验材料  23
  §2-2 实验设备  23-24
  §2-3 激光表面合金化及稳定化处理工艺  24
  §2-4 试样制备及分析  24-27
    2-4-1 试样制备  24-25
    2-4-2 激光表面合金化涂层微观组织观察与分析  25
    2-4-3 激光表面合金化涂层物相分析  25
    2-4-4 激光表面合金化涂层显微硬度测量  25
    2-4-5 激光表面合金化涂层耐磨性能测试  25-27
第三章 实验结果及分析  27-39
  §3-1 激光表面合金化涂层与基体物相组成分析  27-28
  §3-2 激光表面合金化涂层显微组织分析  28-31
  §3-3 激光表面合金化涂层的显微硬度  31-32
  §3-4 激光表面合金化涂层的耐磨性能  32-38
    3-4-1 激光表面合金化涂层的磨损失重  32-33
    3-4-2 激光表面合金化涂层的摩擦系数  33-36
    3-4-3 激光表面合金化涂层和基体的磨损形貌  36-38
  §3-5 本章小结  38-39
第四章 稳定化处理对激光表面合金化涂层性能的影响  39-51
  §4-1 稳定化处理后激光表面合金化涂层与基体物相组成  39-40
  §4-2 稳定处理后激光表面合金化涂层的显微组织  40-43
  §4-3 稳定化处理后激光表面合金化涂层的显微硬度  43-44
  §4-4 稳定化处理后激光表面合金化涂层的耐磨性能  44-50
    4-4-1 稳定化处理后激光表面合金化涂层的磨损失重  44-45
    4-4-2 稳定化处理后激光表面合金化涂层的摩擦系数  45-48
    4-4-3 稳定化处理后激光表面合金化涂层和基体的磨损形貌  48-50
  §4-5 本章小结  50-51
第五章 结论  51-52
参考文献  52-55
致谢  55-56
攻读学位期间所取得的相关科研成果  56-57
附录A  57-60

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 金属腐蚀与保护、金属表面处理 > 腐蚀的控制与防护 > 金属表面防护技术
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