激光表面熔覆Fe基合金微观组织演变与耐磨性能研究

发布时间：2025-06-21 05:24

　　磨损是金属材料失效的最常见原因之一,激光表面熔覆技术通过在金属表面制备具有冶金结合的致密涂层,可显著提高金属材料的耐磨性能,从而受到广泛关注。但较高的原材料成本严重制约了该技术的应用。为解决这一瓶颈,本文选取已实现工业化生产的Fe-Si-Al与Fe-Si-B薄带废料,破碎后用作原材料,利用激光表面熔覆技术成功在45#钢表面制备了结构致密的Fe基合金涂层,研究了激光表面熔覆过程中涂层的微观组织演化规律,获得了涂层显微硬度与耐磨性能的影响机制,对激光表面熔覆制备低成本、高性能耐磨涂层具有重要意义。研究表明,在不同工艺参数下制备的Fe-Si-Al涂层均由（Fe,Si,Al）单相固溶体构成,与45#钢基体呈现良好冶金结合。涂层底部为外延生长形式的柱状晶,随后外延生长中断,逐渐过渡为等轴晶。Fe-Si-Al涂层的硬度与耐磨性能主要受其晶粒尺寸调控。在固定载荷、相同磨损时间下,Fe-Si-Al涂层的摩擦系数比母材低,磨损过程较为平缓,Fe-Si-Al涂层的磨损量为母材磨损量的1/9～1/10,粘着磨损和磨粒磨损为主要磨损机制。Fe-Si-B熔覆涂层由（Fe,Si）固溶体与Fe₂...

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 耐磨涂层简介
        1.1.1 耐磨涂层制备技术简介
        1.1.2 涂层磨损机制简介
    1.2 激光表面熔覆金属涂层研究现状
    1.3 Fe基合金
    1.4 霍尔佩奇关系
    1.5 本文研究意义及主要内容
        1.5.1 本文研究意义
        1.5.2 主要研究内容
第二章 试验材料及试验方法
    2.1 试验材料
        2.1.1 母材金属
        2.1.2 熔覆粉末
    2.2 试验方法
        2.2.1 熔覆层制备方法及设备
        2.2.2 组织及性能测试设备及方法
        2.2.3 磨损性能测试及试验方法
第三章 激光表面熔覆Fe-Si-Al合金微观组织演变与耐磨性能研究
    3.1 Fe-Si-Al合金系的设计
        3.1.1 引言
        3.1.2 Fe-Si-Al合金粉末的表征
    3.2 Fe-Si-Al熔覆层工艺参数的选定
    3.3 Fe-Si-Al熔覆层的XRD表征
    3.4 Fe-Si-Al熔覆层微观组织
        3.4.1 Fe-Si-Al熔覆层微观组织分析
        3.4.2 扫描速度对Fe-Si-Al熔覆层微观组织的影响
        3.4.3 功率对Fe-Si-Al熔覆层微观组织的影响
    3.5 激光表面熔覆Fe-Si-Al熔覆层的硬度分布
        3.5.1 Fe-Si-Al熔覆层总体硬度分布曲线
        3.5.2 扫描速度对Fe-Si-Al熔覆层硬度分布的影响
        3.5.3 功率对Fe-Si-Al熔覆层硬度分布的影响
    3.6 Fe-Si-Al熔覆层的磨损性能与磨损机制
        3.6.1 Fe-Si-Al熔覆层的摩擦系数
        3.6.2 Fe-Si-Al熔覆层的磨损量
        3.6.3 Fe-Si-Al熔覆层磨痕形貌及磨损机制
    3.7 本章小结
第四章 激光表面熔覆Fe-Si-B合金微观组织演变与耐磨性能研究
    4.1 Fe-Si-B合金系的设计
        4.1.1 Fe-Si-B合金系的选定
        4.1.2 Fe-Si-B合金粉末表征
    4.2 Fe-Si-B熔覆层工艺参数的选定
    4.3 Fe-Si-B熔覆层的XRD表征
    4.4 Fe-Si-B熔覆层的微观组织
        4.4.1 Fe-Si-B熔覆层的微观组织分析
        4.4.2 扫描速度对Fe-Si-B熔覆层微观组织的影响
        4.4.3 功率对Fe-Si-B熔覆层微观组织的影响
    4.5 激光表面熔覆Fe-Si-B涂层的硬度分布
        4.5.1 Fe-Si-B涂层总体硬度分布
        4.5.2 扫描速度对Fe-Si-B熔覆层硬度分布的影响
        4.5.3 功率对Fe-Si-B熔覆层硬度分布的影响
    4.6 Fe-Si-B熔覆层的磨损性能与磨损机制
        4.6.1 Fe-Si-B熔覆层的摩擦系数
        4.6.2 Fe-Si-B熔覆层的磨损量
        4.6.3 Fe-Si-B熔覆层磨痕形貌及磨损机制
    4.7 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的相关论文



本文编号：4051976