磁场和过渡层作用下激光熔覆Fe基非晶涂层的结构及性能研究.pdf

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1、磁场和过渡层作用下激光熔覆Fe基非晶涂层的结构及性能研究卜丽明2015年6月中图分类号：O521+.23UDC分类号：547磁场和过渡层作用下激光熔覆Fe基非晶涂层的结构及性能研究作者姓名卜丽明学院名称材料学院指导教师陈为为讲师答辩委员会主席李树奎教授申请学位工程硕士学科专业材料工程学位授予单位北京理工大学StructureandPropertiesofLaserCladdingFe-basedamorphouscoatingUndertheactionofmagneticfieldandthetransitionlayerCand

2、idateName:BuLimingSchoolorDepartment:MaterialsScienceandEngineeringFacultyMentor:WeiweiChenChair,ThesisCommittee:ShukuiLIDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor:MaterialEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence:June，2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指

3、导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要随着现代工业的发展，对机械产品零件的表面性能要求越来越高，不少工件要求在高速、高压、重载及腐蚀介质工况下可靠连续的工作。在普通金属材料表面制备复合材料涂层，可以改善材料的表面性能，延长机电产品的使

4、用寿命、减少环境污染。非晶材料由于具有较高的硬度、强度及良好的耐腐蚀性，在材料表面改性领域具有潜在的应用价值。本文用激光作为热源,熔覆预涂覆在45钢表面的合金粉末，利用激光快速加热及冷却的特性，制备Fe基熔覆涂层。并对熔覆层的微观组织、非晶相、磁场和Ni-P过渡层对熔覆层的影响及熔覆层的磨损性能等进行了系统分析，研究了磁场和Ni-P过渡层对熔覆层的组织及性能的影响及规律。目前激光熔覆技术主要存在的问题为熔覆层均匀性和可控性差，生产效率低，粉末预置厚时往往会导致非晶熔覆层开裂，且晶化严重，同时技术仅使用于形状简单的平板、圆柱形零件。基

5、于此我们创新性的提出了磁场辅助的激光熔覆技术，通过外加磁场将熔覆粉末吸附在待处理零件表面，然后进行激光熔覆，从而实现在复杂零件表面激光熔覆非晶涂层。鉴于此，本论文研究了磁场强度对熔覆层玻璃成形能力的影响规律，表征在电磁作用下的凝固特征、组织结构以及相应的机理。为后期电磁场在激光熔覆领域的工业应用提供理论基础。本论文所取得的结果如下：(1)目前直接激光熔覆非晶涂层无法获得完全的非晶相。沿涂层厚度方向可将涂层分为3个区域，依次为细小的不定型晶粒、针状晶粒和外延生长的树枝晶。同时在磁场的作用下，随着磁场强增加，激光熔覆层晶粒尺寸减小。(2

6、)磁场使熔覆层组织均匀化，外加磁场使熔覆层硬度值沿涂层深度方向更加稳定。(3)在基体表面预镀一层Ni-P非晶层，激光熔覆后可以得到含非晶的熔覆层。随着磁场强度的增加，熔覆层中的非晶含量也相应的增加。(4)磁场的作用减弱了激光熔覆过程中熔体的流动，Ni-P熔覆层熔体阻隔非晶粉末熔体与基体熔体的混合，提高了熔覆层的玻璃成形能力。（5）在基体表面预镀一层Ni-P非晶层，激光熔覆后可以得到含非晶的熔覆层的摩擦系数明显变小，弯曲性能和抗冲击韧性也得到改善。I北京理工大学硕士学位论文关键词：激光熔覆；Fe基非晶涂层；过渡层；组织；磁场II北京理

7、工大学硕士学位论文AbstractSurfacepropertiesofmachinepartsneedtobepromotedincreasinglybecauseoftherapiddevelopmentofmodemindustry．Mostofthemmustworkreliablyandcontinuouslyunderahighspeed，highpressure，overloadingorcorrosioncircumstance．Compositecoatingsdevelopedoncommonmetalbenef

8、itforimprovingsurfacepropertiesofmaterials，prolongingtheworkinglifeofmachinepartsanddecreasingenvironmentpollution．Am