激光熔覆镍基复合涂层组织与性能研究

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1、硕士学位论文激光熔覆镍基复合涂层组织与性能研究MicrostructureandPropertiesofNi--basedcompositeCoatingsPreparedbyLaserCladding学号：——21Q唧82大连理工大学DalianUniversityofTechnology大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中

2、做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：蕴丞衄慰镒途丞丝组堑螳丝缬盗作者签名：经筮日期：趁』芝年』．_月j一日大连理工大学硕士学位论文摘要镍基自熔性合金因其良好的耐磨性、耐蚀性以及与基体之间良好的润湿性，是激光熔覆最常用的熔覆材料之一。但研究表明，在高负荷、无润滑的工况下，镍基合金涂层极易因发生疲劳磨损和粘着磨损而提早失效，这在很大程度上影响了相关构件的使用寿命。而为了进一步提高镍基合金涂层的使用性能，考虑在镍基合金中分别加入一定化学计量比的镍包石墨、石墨烯和镍包碳化钨，并制备出相应的复合涂层，从而获得良好的力学性能和摩擦磨损性能。本文采用

3、激光熔覆技术，以40CrNi2Si2MoV钢为基体材料，Ni45A自熔性合金粉末为熔覆层基质材料，通过向其中分别添加不同含量的镍包石墨、石墨烯和镍包碳化钨，制备出相应的复合增强涂层。并利用x射线衍射仪、扫描电镜、电子探针、显微硬度计和摩擦磨损试验机等技术手段系统研究了添加物质对复合增强涂层组织和性能的影响规律。镍包石墨是一种核壳结构的复合粉体材料，其表面镍包覆层的存在不但可以避免其芯部的石墨相在激光熔池中与合金元素之间发生反应，还可以增加石墨相与镍基合金基质之间的润湿性能，其芯部的石墨相则是良好的固体润滑材料，其独特的层片状结构能显著改善复合涂层的摩擦磨损性能。研究表明，添加不同含

4、量镍包石墨的镍基复合涂层主要由1,-Ni、Ni3B、M23C6、M7C3和石墨相组成，熔覆层组织为典型的亚共晶形态；当镍包石墨的添加量大于10v01．％时，复合涂层中能清晰地观察到球形颗粒状的石墨相；随着涂层中石墨含量的增多，复合涂层组织得到明显细化，硬度逐渐增大，耐磨性逐渐增强，而减摩性则呈现先降低后增大的趋势，当镍包石墨添加量为6v01．％时，复合涂层具有最小减摩性。石墨烯是迄今发现的力学性能最好的材料，且因其继承了石墨的层片状结构，因此石墨烯也可被用作固体润滑剂。研究结果表明，添加不同含量石墨烯的镍基复合涂层主要邮,-Ni、Ni3B、M23C6并DM7C3相组成，涂层中并未检

5、测到石墨烯的存在，熔覆层组织是由典型的树枝晶+共晶状态组成；随着石墨烯添加量的增加，受涂层中硬质碳化物含量增多以及熔覆层组织细化的影响，涂层的硬度和耐磨性都得到提高，但减摩性则呈现逐渐降低趋势。镍包碳化钨也是一种核壳结构的复合粉体材料。涂层中碳化钨颗粒的存在，主要是为了提高涂层的耐磨性。研究结果表明，添加不同含量镍包碳化钨的镍基复合涂层主要由丫-Ni、WC、W2C、M23C6并IM7C3五种相组成，随着镍包碳化钨添加量的增多，熔覆层组织中树枝晶的数量明显减少，共晶组织数量明显增多；由于碳化钨在激光熔覆中发生激光熔覆镍基复合涂层组织与性能研究了部分溶解，在碳化钨颗粒边缘形成了大量外延

6、生长的晶须状组织，这些晶须状组织的存在，能保证碳化钨颗粒与镍基合金基质之间达到冶金结合强度；且随着复合涂层中碳化钨颗粒的增多，涂层的硬度和耐磨性都得到提高，但其减摩性则逐渐降低。对比发现，添加14v01．％镍包石墨时，复合涂层的减磨性最好；而当镍包碳化钨的添加量为20v01．％时，复合涂层的耐磨性最好，硬度也最高。关键词：激光熔覆；镍基合金；镍包石墨；石墨烯；镍包碳化钨；组织；性能大连理工大学硕士学位论文MicrostructureandPropertiesofNi—basedcompositeComingsPreparedbyLaserCladdingAbstractNi—bas

7、edself-fluxingalloyisoneofthemostcommoncladdingmaterialsusedbylasercladdingbecauseofitsgoodweal"resistance，corrosionresistance，andexcellentwettabilitywiththesubstratematerials．However．studiesshowthatNi．basedalloycoatingsCaneasilycometof