液芯大壓下軋機(jī)軋輥熱障涂層制備工藝.pdf

1、本課題的來源是河北省自然科學(xué)基金的資助項(xiàng)目——《液芯大壓下軋機(jī)軋輥極端條件下低周熱疲勞壽命的研究》。根據(jù)該基金早期所做的工作以及完成的內(nèi)容，最后確定本文主要研究的內(nèi)容是：采用激光重熔技術(shù)在液芯壓下軋機(jī)軋輥上制備氧化鋯（ZrO2-8％Y2O3）熱障涂層，確定制備的工藝參數(shù)，并對涂層的性能進(jìn)行研究分析。
　　經(jīng)過激光重熔處理能夠降低涂層的孔隙率，提高涂層致密度，改善涂層的微觀組織，消除原有的層狀堆疊結(jié)構(gòu)形式，促進(jìn)涂層和基體結(jié)合界面處的

2、元素均勻擴(kuò)散，從而提高基體和涂層的結(jié)合強(qiáng)度，提高涂層質(zhì)量。激光重熔的過程是一種快速熔化也快速凝固的冶金過程，在形成的熔池中存在著很復(fù)雜的傳質(zhì)、傳熱、擴(kuò)散、對流、相變等化學(xué)及物理現(xiàn)象。而激光重熔過程工藝參數(shù)的確定則直接決定了制成的涂層質(zhì)量的好壞。
　　首先，依據(jù)激光重熔工藝的特性，引入了材料換熱系數(shù)、相變潛熱和熱物性參數(shù)等因素，利用ANSYS仿真優(yōu)化軟件的APDL語言建立出H13模具鋼表面激光重熔等離子噴涂ZrO2-8%Y2O3涂層

3、三維連續(xù)掃描溫度場的有限元模型。研究了某一時(shí)刻熔池溫度場的分布，分析了不同激光工藝參數(shù)對于溫度場產(chǎn)生的影響，預(yù)測了熔池的深度和寬度，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，為激光重熔實(shí)驗(yàn)中搭接率的選取提供理論依據(jù)。
　　其次，根據(jù)模擬的結(jié)果，利用優(yōu)化之后的激光參數(shù)制出了激光重熔涂層。利用掃描電鏡觀察涂層的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過激光重熔之后涂層的孔隙減少，得到了致密的組織。之后測試涂層的硬度和抗熱震性，涂層的硬度得到很大提高，抗熱沖擊性得到很好改善。