基于机械合金化CNTs_SiC_Ni基复合涂层激光熔覆研究

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1、分类号______________________________密级______________________________ＵＤＣ______________________________编号______________________________硕士学位论文基于机械合金化CNTs/SiC/Ni基复合涂层激光熔覆研究学位申请人：谢池学科专业：材料科学与工程指导教师：赵明娟副教授答辩日期：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

2、不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。摘要基于机械合金化CNTs/SiC/Ni基复合涂层激光熔覆研究摘要高速列车制动材料面临瞬间高温、重载化以及高速化的严峻

3、挑战，现有的铁基材料无法满足现代载运工具的要求，采用表面工程技术有望解决该问题。本文以机械合金化混合复合粉末，通过激光熔覆制备了CNTs/SiC/Ni基复合涂层，研究了机械合金化工艺参数对复合粉末中碳纳米管分散以及保护机理；利用正交实验优化了镍基高温合金的成分配比；探索了激光工艺参数对复合涂层的组织与性能的影响规律。主要研究结果如下：（1）CNTs/SiC/Ni基复合粉末通过机械合金化分散均匀，其中碳纳米管主要镶嵌于镍球表面的软化层中，并与粉末一起形成致密的保护膜，保证了碳纳米管在复合涂层中的完整性。（2）当Al的量为1.6g，Co的含量为0.4g，Cr的含量为18.5g，Ti的

4、含量为0.6g，Mo的含量为4g时，复合涂层的硬度最高，磨损量最少，粉末配比最优。随着冷却速度的增大，Laves相析出大幅度地减小，其中Mo元素主要偏聚于Laves相中，Ti、Al元素是沉淀强化相的主要组成元素。（3）激光熔覆制备出了无气孔、性能优异的CNTs/SiC/Ni基高温合金复合涂层材料。当激光功率为900W，扫描速度为360mm/min时，CNTs/SiC/Ni基复合涂层其显微组织从顶部到底部依次形成等轴晶、树枝晶、胞状晶和平面晶形态组织，其磨损量最小约0.0019g，硬度最高约400HV0.2，比基板高了2倍，单道多层硬度呈梯度变化，其最高硬度约650HV0.2，比基

5、板高了3.2倍。（4）碳纳米管不溶于奥氏体中，主要以弥散强化的方式分散于复合涂层中，增强涂层的强韧性，减少了复合涂层中的气孔以及微裂纹的产生倾向。（5）通过引入λ作为摩擦系数与磨损量比值的方法，数值化表征出摩擦系数与磨损量之间的数值关系，当λ值越大时，则表示材料的耐磨性能越好。关键词：激光熔覆，三维显微组织，镍基高温合金，碳纳米管，机械合金化IAbstractStudyonLaserCladdingofCNTs/SiC/NiBasedCompositeCoatingBasedonMechanicalAlloyingABSTRACTThebrakematerialofhigh-sp

6、eedtrainisfacingseverechallenges,suchasinstantaneoushightemperature,heavyloadandhighspeed.Theexistingironbasedmaterialscannotmeettherequirementsofmoderntransportationtools.Surfaceengineeringtechnologyisexpectedtosolvethisproblem.Mechanicalalloyingmixedcompositepowderwasusedinthistest,CNTs/SiC

7、/Nibasedcompositecoatingswerepreparedbylasercladding.Theeffectsofthemechanicalalloyingprocessparametersonthedispersionandprotectionofcarbonnanotubeincompositepowderwerestudied.Thecompositionratioofnickelbasesuperalloywasoptimizedbyorthogonale