調(diào)控激光熔覆層開裂行為的實驗研究.pdf

1、激光熔覆技術(shù)是采用激光束在選定工件表面熔覆一層特殊性能的材料,以改善其表面性能的工藝。由于熔覆成形的金屬制件可得到常規(guī)加工方法難以獲得的極高的表面硬度和耐磨性,因此在工業(yè)上有著廣泛的應(yīng)用前景。然而目前制約激光熔覆技術(shù)工業(yè)化應(yīng)用的一大障礙是熔覆層的裂紋問題。在激光熔覆過程中,材料的熔化、凝固和冷卻都是在極快的條件下進行的,因熔覆材料與基體材料的熱物性差異以及成形工藝等因素影響,在熔覆過程中必然產(chǎn)生熱應(yīng)力,其形態(tài)表現(xiàn)為拉應(yīng)力。熔覆層表面在拉

2、應(yīng)力的作用下出現(xiàn)裂紋,嚴(yán)重影響了激光熔覆試件的質(zhì)量,大大限制了激光熔覆工藝在企業(yè)中推廣應(yīng)用及批量工作生產(chǎn)。
　　抑制激光熔覆層的開裂行為對開拓該技術(shù)的生產(chǎn)應(yīng)用具有現(xiàn)實的意義,目前所采用的方法主要有:
　　(1)調(diào)整應(yīng)力狀態(tài),盡可能降低拉應(yīng)力;
　　(2)優(yōu)化工藝方法和參數(shù),盡可能減少熔覆層的開裂;
　　(3)添加合金元素,提高熔覆層抗開裂能力。
　　本論文結(jié)合國家自然科學(xué)基金資助項目“超聲微塑變鍛調(diào)控高能束

3、熔覆層開裂行為與磨損特性”(No.50775106),研究激光熔覆層開裂行為與調(diào)控的實驗研究方法。選用CoNiCrWC復(fù)合涂層為熔覆層,先在基材表面高速火焰噴涂CoNiCrWC復(fù)合涂層,再采用激光熔覆的工藝方法,既能提高熔覆層材料與基材的結(jié)合性,又能使基材表面熔覆一層高硬度、耐強腐蝕性的材料。熔覆層裂紋是激光熔覆熱應(yīng)力,即拉應(yīng)力作用的結(jié)果,如果能減少熔覆層拉應(yīng)力或轉(zhuǎn)變拉應(yīng)力為壓應(yīng)力,則能夠達到減小或消除熔覆層裂紋的目的。本文研究不同的熔

4、覆層厚度,不同的基材預(yù)熱溫度,以及在激光熔覆的同時進行微鍛造作用熔覆層,熔覆實驗完成后,在光學(xué)顯微鏡下觀測裂紋形貌,分析影響熔覆層開裂行為的因素,并找到調(diào)控熔覆層開裂行為的較好實驗方案。實驗研究結(jié)果表明:
　　1.涂層厚度對熔覆層開裂行為有一定的影響,熔覆層裂紋寬度隨著涂層厚度增大而增大;
　　2.基材預(yù)熱溫度對熔覆層開裂行為有一定的影響,通過增加預(yù)熱溫度能有效抑制裂紋發(fā)生;
　　3.在激光熔覆的同時進行高頻微鍛造作用