| 38MnVS6表面激光熔覆Co-Cr-W涂层组织及热疲劳性能研究 |
| 英文题名 | Research on Microstructure and Thermal Fatigue of Co-Cr-W Alloy Coating by Laser Cladding of 38MnVS6
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| 朱天辉
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| 导师 | 何秀丽
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| 2015
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| 学位授予单位 | 中国科学院研究生院
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| 学位授予地点 | 北京
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| 学位类别 | 硕士
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| 学位专业 | 一般力学与力学基础
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| 摘要 | 柴油机燃烧室热负荷部件火力面承受高温高压燃气周期性作用，工作环境恶劣，亟需提高其抗热疲劳性能。激光熔覆技术可在低成本基体材料表面制备高性能合金涂层，最大程度发挥材料性能，并有效降低成本，成为提高燃烧室部件火力面热防护性能的有效技术途径。本文采用数值模拟与实验探索相结合的方法，研究了熔覆过程中温度场演化，工艺参量对涂层几何形貌、裂纹倾向性的影响，以及Co-Cr-W合金涂层组织成分与性能等方面，主要研究内容及成果如下： 1）基于“生死单元技术”，建立了激光熔覆瞬态温度场计算模型，分析了激光熔覆过程中单层及多层多道瞬态温度场演化规律。结果表明，激光熔覆过程中材料最高加热、冷却速率达103℃/s量级，扫描速度、激光功率、预热温度影响温度梯度、冷却速率，进而影响晶粒尺寸、裂纹倾向性，多层多道熔覆中，材料会发生多次熔化凝固过程。激光熔覆温度场数值模拟可为熔覆过程中工艺优化提供参考。 2）系统开展了不同工艺条件下单道及多层搭接同步送粉激光熔覆实验。研究了送粉率、扫描速度等工艺参量对涂层截面几何特征、裂纹倾向性的影响规律，分析了熔池流动及其对熔池几何形貌形成的作用机制，获得了优化的工艺窗口，实现了与基体冶金结合、无裂纹缺陷的单道及多层搭接熔覆层的制备，在此基础上，通过轨迹规划，初步在活塞顶面中心区制备了Co-Cr-W合金涂层。 3）研究了38MnVS6基体表面激光熔覆Co-Cr-W合金涂层组织与抗热疲劳性能。熔覆层底部至顶部呈现出从平面晶、胞晶、树枝晶，再到等轴晶的快速凝固特征，等轴晶致密而均匀，尺寸为3μm左右，主要由γ-Co、Cr7C3及Mn2B等物相构成，热影响区主要为细小的板条马氏体和针状马氏体的混合组织；由于固溶强化、弥散强化效应，熔覆层具有较高的强度；熔覆层显微硬度较高，为基体的2倍左右；在包含熔覆层、熔覆层和基体结合部分、基体三个区域的拉伸试验中，拉伸断口均位于基体上，平均抗拉强度为680MPa，表明涂层和基体形成了良好的冶金结合；熔覆层抗热疲劳性能优异，相较于基体材料其抗热疲劳性能得到了显著的提高。 |
| 索取号 | 31272
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| 语种 | 中文
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| 文献类型 | 学位论文
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| 条目标识符 | http://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/55137
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| 专题 | 先进制造工艺力学实验室
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推荐引用方式
GB/T 7714 |
朱天辉. 38MnVS6表面激光熔覆Co-Cr-W涂层组织及热疲劳性能研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院,2015.
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