激光熔覆C_f-Ni_FeCoCrNiCu高熵合金复合涂层的研究

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1、分类号______________________________密级______________________________ＵＤＣ______________________________编号______________________________硕士学位论文激光熔覆Cf-Ni/FeCoCrNiCu高熵合金复合涂层的研究学位申请人：黄阳学科专业：机械工程指导教师：张坚教授答辩日期独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表和撰写的研究成果，也不

2、包含为获得华东交通大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人签名_______________日期____________关于论文使用授权的说明本人完全了解华东交通大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅。学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。保密的论文在解密后遵守此规定，本论文无保密内容。本人签名____________导师签名__________日期___________摘要激光熔覆Cf-Ni/Fe

3、CoCrNiCu高熵合金复合涂层的研究摘要在快速发展的时代，人们对列车的需求越来越大，列车运行速度越来越快，对列车制动盘的要求越来越高。通过激光熔覆技术不仅能够提高制动盘表面性能，而且又保留了原有的性能，是列车制动盘再制造的理想方法之一。本文利用激光在45#钢上分别熔覆Cf–Ni、Cf–FeCoCrNiCu涂层，主要对碳纤维的表面改性处理、复合粉末的球磨、激光功率对复合涂层的影响进行研究，通过对复合涂层的显微组织、硬度、摩擦系数、磨损量的分析，探索碳纤维对复合涂层的增强机理，结论如下：(1)在碳纤维的纯化处理过程中，随着纯化时间增加，碳纤维表面的上浆剂和杂质逐渐溶解，沟壑结

4、构和官能团增加。当纯化时间为6h时，碳纤维的纯化效果最佳，沟壑结构的存在增加碳纤维和镍球之间的结合力，含氧官能团的增加改善碳纤维的表面能，提高了润湿性，使得碳纤维均匀分布在镍球表面。但是，由于镍包碳纤维表面存在镍层，使得其在镍粉中分散性更好，导致镍包碳纤维之间不存在团聚现象，并且在球磨的过程中，镍包碳纤维均匀分布在镍粉中。纯化碳纤维增强镍基复合涂层与镍包碳纤维增强镍基复合涂层相比，后者的涂层中不存在孔洞，并且组织细化。因此，在激光熔覆中，镍包碳纤维比纯化碳纤维更有优势。(2)在Cf-Ni复合涂层中，当激光功率为1000W时，复合涂层的稀释率和粉末利用率最佳，复合涂层的平均晶

5、粒尺寸约为50m。此时，由于镍包碳纤维的镍层有效避免碳纤维烧损，在马兰戈尼效应影响下，碳纤维在熔池里流动，而晶界上存在空位等缺陷，导致碳纤维存在晶界中，不仅达到晶粒细化的效果，而且使得复合涂层的性能最优。但Cf-Ni复合涂层的硬度较低（~181HV），这不能够满足列车制动盘对高强高耐磨性能的要求，而高熵合金具有高强、高热稳定的性能，可能是列车制动盘的理想材料之一。(3)采用FeCoCrNiCu高熵合金代替Ni基，通过激光制备Cf-FeCoCrNiCu高熵合金涂层发现，随着激光功率的增加，复合涂层的晶粒尺寸增加。当激光功率为1000W，复合涂层的稀释率和粉末利用率最好，涂层

6、的柱状晶的尺寸约为8m，等轴晶的尺寸约为5m。通过EDS知，碳纤维还是存在晶界里，这是因为马兰戈尼效应，使得熔池表面材料从中心流向边缘，而熔池低端材料又流向表面，碳纤维的移动主要依赖对流效应，而晶界上存在位错和空位等缺陷，碳纤维易于存在这些缺陷里。而碳纤维和Cu不互溶，使得Cu不存在偏析现象。碳纤维和Cr的焓值小，两者优先反应生成碳化铬，并且沿着晶界分布。碳纤维的添加不改变涂层的物相，涂层依然为FCC相，并且随着激光功率的增加，FCC相的峰值向右移。同时，当激光功率为1000W时，复合涂层的性能最佳，2涂层的硬度为271HV，摩擦系数为0.546，磨损坑面积为0.003

7、67mm。I摘要关键词：激光熔覆，碳纤维，高熵合金，激光功率IIAbstractStudyonLaserCladdingCf-Ni/FeCoCrNiCuHighEntropyAlloyCompositeCoatingABSTRACTIntheeraofrapiddevelopment,thedemandfortrainisincreasing,thespeedoftrainrunningisfasterandfaster,andtherequirementoftrainbrakediscisgettinghighe