激光熔覆及快速成形专用铁基粉末的研制

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1、摘要摘要激光快速成形技术是在快速原型技术和激光熔覆技术的基础上发展起来的一项高新制造技术。目前，激光熔覆及快速成形采用的材料主要沿用传统的喷涂系列合金，已不能满足生产实际的需要，因此研究和开发新型的符合资源优化配置、满足性能要求的熔覆材料将是当务之急。工艺研究是激光熔覆及快速成形的基础部分。本课题首先研究了激光功率、扫描速度、搭接率、Z轴增量、送粉率等工艺参数对成形尺寸、成形质量的影响。确定最佳的工艺参数如下：送粉速率：10咖ill；激光功率：1400．1500W；扫描速度：5舢州s；光斑直径：3mm；搭接率：50％；

2、Z轴增量：0．3mm。其次，根据成形材料设计原则并参考市场上用于熔覆的材料的构成特点，通过试验初步确定成形材料的成分组成，研究了Y203对铁基激光熔覆及快速成形件组织、物相构成、耐磨性以及外貌特征的影响。研究表明：Y203的加入可以明显细化组织，使组织均匀，使成形件的耐磨性和外观都有所改善；然而过量Y203的加入使得组织粗化，耐磨性降低，成形件翘曲，有裂纹出现。确定激光快速成形专用铁基粉末的成分。并研究了激光快速专用铁基粉末的成形件的组织特点及力学性能：1)激光快速成形件硬度达到32m坨以上。2)激光快速成形件磨损试验

3、：成形件磨损失重为116．5mg，基体磨损失重为3802．9mg，激光成形件的耐磨性比基体提高了近33倍。3)激光快速成形拉伸件的抗拉强度为675MPa。4)无任何预热和缓冷处理的条件下在45钢基体表面进行激光快速成形，最后得到壁厚2nlnl，高40I姗，外圆直径30mm的圆筒，圆筒上平面平整，下平面与基体结合良好，无翘曲现象。本文还用铁基合金与(Ti02+C)反应体系，激光熔覆生成TiC原位增强铁基合金涂层。用X-射线衍射、SEM、EPMA测试方法研究了熔覆层的相组成、显微组织，结果表明：均匀分布的TiC颗粒可以通过

4、原位反应生成，TiC的生成使得熔覆层的硬度较基体有很大程度的提高。关键词：激光熔覆；激光快速成形；裂纹；热膨胀系数；原位生成山东大学硕士学位论文ABSTRACTLaSerr印idfonning(LI江)isanewandadVaIlcedm籼factIlringtecllllologymathaSbeendeVelopedont11ebaSisoflli曲powerlaSercladdingtecllIlologyaIldr印idproto呻ing．MostofthelaSercladdinga11d1aserrapi

5、dfo瑚1ingmaterialsareaStllesameofconVentionalappliedtecllrliques．Inordert0explorethepotential印plicationValueoflaSersur】鼍屺estrengthenjng，newl【indofcladdingmaterialneedstobedeVeloped．Theprocessingresearchistheb2useofmelaSercladdingaIldrapidfomling．First，westudiedth

6、eef诧ctsoflaSerprocessingpar撇eterSsuchaLslaSerpower，scanspeed，trackoVerlap，Zaxisincrement，powdersendingrateonthedimensionandqualit)roffomings锄ples．Theoptimaltechnologicpar锄eterswerepowdersendingrate：1Og／miIl；laSerpo、Ⅳer：1400—1500W；scaIlVelocit)r：5mIIl／s；spotdiame

7、ter：3mm；oVerlaprate：50％；Zaxisincrement：0．3nun．Secondly，accordingt0mefonningmaterialsdesignprinciplea11dthecharacteristicofmaterialsusedaSlaSercladdiIlgonthemarket，、Ⅳeconfimledmeconstitutesofthefo姗ingmaterialsbyaIldlarge．TheeffectsofY203onmicrostmctllre，phase，wea

8、r-resistanceofthekercladdingaIldr印idf-o姗ingpanswerealsostudied．ThestudyshowsmatY203canmakethemicrostrIlcturefiner，moreu11ifom，improVir培thewear·resistallceaIldappearaI