不銹鋼—碳鋼層合板激光熔覆制備技術(shù)及其性能研究.pdf

1、碩士學(xué)位論文不銹鋼制鋼層合板激光熔覆制備技術(shù)及其性能研究PreparationTechnologyandPropertiesResearchonLaserCladdingofStainlessSteelCarbonSteelLaminatedPlates學(xué)21104072大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要不銹鋼碳鋼層合板是以不銹鋼為復(fù)層和碳鋼為基體，通過(guò)特定工藝結(jié)合在一起形成

2、的層狀復(fù)合材料，既能充分發(fā)揮不銹鋼的性能如耐腐蝕、耐磨、耐熱，同時(shí)又能兼具碳鋼的高強(qiáng)度、良好加工性和焊接性等優(yōu)點(diǎn)。在能夠滿(mǎn)足使用要求的前提下，降低生產(chǎn)成本，具有巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，因而被廣泛應(yīng)用于石油、制鹽、水利、建筑等領(lǐng)域。層合板對(duì)結(jié)合面結(jié)合質(zhì)量和性能有著較高要求。采用激光熔覆方法制備金屬層合板能克服傳統(tǒng)加工中存在的缺點(diǎn)，如結(jié)合面有氧化物雜質(zhì)、結(jié)合面結(jié)合強(qiáng)度較低。激光熔覆制備不銹鋼碳鋼層合板滿(mǎn)足了標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求，同時(shí)具有較高的結(jié)合強(qiáng)度

3、。本文以激光熔覆制備不銹鋼碳鋼層合板為研究對(duì)象，研究了激光工藝參數(shù)對(duì)熔覆層宏觀幾何尺寸、表面形貌質(zhì)量的影響；分析了不銹鋼碳鋼層合板結(jié)合面形態(tài)與拉伸性能：分析了不銹鋼碳鋼層合板的微觀組織結(jié)構(gòu)。主要完成工作如下：(1)單因素試驗(yàn)研究激光功率、掃描速度、送粉量變化對(duì)單道熔覆層寬度和高度的影響。單道熔覆層寬度和高度隨著激光功率和送粉量的增大而增大，隨著掃描速度的增大而減?。赫辉囼?yàn)中三個(gè)工藝參數(shù)對(duì)熔覆層寬度的影響主次關(guān)系為：掃描速度影響最大，激

4、光功率次之，最后為送粉量：對(duì)熔覆層高度的影響主次為：送粉量影響最大，掃描速度次之，最后為激光功率；不同搭接率對(duì)覆層表面粗糙度產(chǎn)生不同影響。優(yōu)化后激光功率為550640W，掃描速度為300500mm／min，送粉量為29／min，搭接率為30％。(2)調(diào)整激光功率和掃描速度兩個(gè)工藝參數(shù)，研究其對(duì)不銹鋼一碳鋼層合板結(jié)合面形態(tài)、覆層厚度、拉伸強(qiáng)度的影響規(guī)律。在實(shí)驗(yàn)條件范圍內(nèi)，隨著激光能量密度的增大，層合板結(jié)合面依次呈波高為001““003mm

5、、008“010mm和011～014mm三種結(jié)合形態(tài)，覆層厚度逐漸增大，同時(shí)隨著結(jié)合面波高的增大屈服強(qiáng)度逐漸增大。(3)通過(guò)試驗(yàn)分析了不銹鋼碳鋼層合板微觀組織特征、元素?cái)U(kuò)散規(guī)律以及顯微硬度分布，將微觀組織結(jié)構(gòu)分析與宏觀的力學(xué)分析結(jié)合起來(lái)，以深入了解層合板材料特性。激光熔覆獲得了致密均勻的覆層，覆層頂部晶粒細(xì)化，提升了其強(qiáng)度和硬度；層合板兩側(cè)的Fe、cr、Ni元素越過(guò)結(jié)合面發(fā)生約121trn的梯度擴(kuò)散；覆層到基體硬度逐漸減小，使覆層與基體