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合金元素激光熔覆层性能的影响分析

本文摘要:激光焊接(也称为激光堆焊)是指,在焊接的基体上用不同的加法方法配置可以自由选择的涂层材料,照射激光电离放射线后,与基体表面熔融,通过比较慢的凝结而溶解度低的、与基体进行圆形冶金融合的表面科激光熔复技术与现有的表面处理技术例如电镀和冷熔复等相比,具有熔复层的晶粒细、热影响部和热变形部小等优点。笔者在文献中研究了碳含量对铁基合金激光堆焊层性能的影响,得到了高硬度无裂纹的熔化层。

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激光焊接(也称为激光堆焊)是指,在焊接的基体上用不同的加法方法配置可以自由选择的涂层材料,照射激光电离放射线后,与基体表面熔融,通过比较慢的凝结而溶解度低的、与基体进行圆形冶金融合的表面科激光熔复技术与现有的表面处理技术例如电镀和冷熔复等相比,具有熔复层的晶粒细、热影响部和热变形部小等优点。笔者在文献中研究了碳含量对铁基合金激光堆焊层性能的影响,得到了高硬度无裂纹的熔化层。合金元素对钢铁材料的性能在一定程度上起着最重要的作用,因此本文进一步研究了合金元素对铁基合金激光熔复层性能的影响,使不同性能(有不同硬度时)的熔复层满足不同的生产要求。

1试验材料及方法激光熔复试验使用德国Rofin公司制造的ROFINTR050型慢轴流CO2激光。实验中,激光功率为3.5KW,激光束的波长为10.6m。

用激光法测量光斑直径,通过调整散焦量,使试验中的光斑直径为4mm。使用1道单层预置式激光熔敷,预置的粉末厚度为1.5mm。激光扫描速率为6mm/s扫描长度均为30mm。

在Ar中用作维护气体,主要用于避免合金粉末在溶入中再次水解,Ar气体流量为3.6L/min。基材使用A3钢,尺寸为100mm40mm5mm,表面可以酸洗除锈,然后用丙酮清除干净,浸渍使用。

实验使用性能良好的合金粉末Fe202作为基础合金,该粉以150~200为目的制作feniCrbsic合金,化学成分(质量分数,% )为92.7Fe、3Ni、2Cr、1B。激光熔复试验结果表明,使用Fe202合金粉末作为熔复用粉,可以得到高硬度、无裂纹的铁基激光熔复层。

在Fe202中分别加入不同含量的Ni、Cr、Mo,研究各种合金元素及其含量(质量分数)对喷涂层性能的影响规律。添加合金元素与原来的合金粉末均匀分布混合,以超过一定的合金化程度的方式,用机械球磨机对混合的合金粉末进行混合处理. 其处理工艺是球磨机时间为10h、球磨机为10mm左右的硬质合金球、球与合金粉末的质量比例为5:1、球磨机时稀释剂为适度的氯气醇。球磨机后粉末在100浸渍2h后,过滤待机。使用洛氏硬度计检测各种成分合金喷涂层的表面硬度。

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用x射线散射法测定各喷涂层中的衰变奥氏体(AR )量。使用变焦倍率10倍的立体显微镜,仔细观察并测量裂缝的条数和长度。喷涂层的裂纹敏感性是依赖于每单位面积的裂纹长度得到的,=Li/A,Li是第I个裂纹的长度(mm ),a是喷涂层的面积(cm2 )。2试验结果及分析2.1合金元素及含量对喷涂层硬度的影响合金元素及其含量对喷涂层表面硬度的影响如图1右图所示。

由此可知,Ni可以减少喷涂层的硬度,随着Ni含量的减少,喷涂层的硬度开始稳定上升。如果Ni含量高达7%,则喷涂层的硬度急剧下降。如果加入少量Cr,熔化层的硬度会稍稍减少,但如果Cr含量多到4.6%,h熔化层的硬度会稍稍上升,如果Cr含量进一步减少,熔化层的硬度会显着上升,但上升幅度没有Ni大。随着Mo含量的减少,喷镀层的硬度减少,但如果Mo含量多为5.75,则喷镀层的硬度上升,如果Mo含量进一步减少,则喷镀层的硬度不会显着变化。

合金元素对喷涂层硬度的影响主要是由喷涂层中的AR量的变化引起的,因为AR硬度低,所以如果喷涂层中的AR减少很多,喷涂层硬度就不会上升,合金元素含量的变化对喷涂层AR量(体积分数)的影响听起来像图2 (测量)。


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