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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)。在能夠滿足使用要求的前提下,降低生產(chǎn)成本,具有巨大的社會經(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足了標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求,同時具有較高的結(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象,研究了激光工藝參數(shù)對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)單因素試驗研究激光功率、掃描速度、送粉量變化對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小:正交試驗中三個工藝參數(shù)對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工藝參數(shù),研究其對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,同時隨著結(jié)合面波高的增大屈服強(qiáng)度逐漸增大。(3)通過試驗分析了不銹鋼碳鋼層合板微觀組織特征、元素擴(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,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
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