钛对激光熔覆铁基涂层组织结构和磨损性能的影响

摘要

本文利用激光熔覆技术在低碳钢表面分别制备了铁基合金涂层(Fe50)、添加不同钛含量的铁基合金涂层(Fe50+Ti)、不同 Cr3C2含量的铁基复合涂层(Fe50+Cr3C2)以及添加1％Ti的铁基复合涂层(Fe50+ Cr3C2+1%Ti)。采用XRD、OM、SEM及TEM等研究了各种激光熔覆层的组织结构;通过硬度及滑动磨损试验等研究了涂层的磨损性能。目的是在研究 Ti对 Fe50涂层组织结构及磨损性能的基础上来进一步研究 Ti对添加不同含量Cr3C2 Fe50+Cr3C2复合涂层的组织结构及磨损性能的影响。　　XRD分析结果表明,Fe50熔覆层主要由α-Fe和Cr23C6组成;Fe50+1%Ti熔覆层以及Fe50+10%Cr3C2/Fe50+10%Cr3C2+1%Ti和Fe50+20%Cr3C2/Fe50+20%Cr3C2+1%Ti熔覆层的主要组成相均为α-Fe、γ-Fe和Cr23C6;而添加或不添加 Ti的Fe50+30%Cr3C2复合涂层中主要组成相除了α-Fe、γ-Fe、Cr23C6外,还存在Cr7C3相以及残留的Cr3C2相。　　激光熔覆Fe50涂层的组织主要由发达α-Fe柱状枝晶和其间的共晶组织组成,但 Ti的添加明显改变了Fe50涂层组织特征,使 Fe50+Ti涂层的组织由不均匀的柱状枝晶转变为较均匀的等轴枝晶。添加0.5%及1%Ti时,涂层的磨损性能有所提高(分别提高9.17%和15.94%);但当添加2%Ti时,涂层硬度明显降低,耐磨性反而变差(下降5.75%)。　　激光熔覆 Fe50+10%Cr3C2及Fe50+20%Cr3C2复合涂层以亚共晶方式结晶,其组织主要由枝晶固溶体及共晶组织组成。Fe50+30%Cr3C2涂层以过共晶方式结晶,涂层组织由粗大的初生碳化物以及枝晶与共晶组织组成。添加1%Ti后,与原不同 Cr3C2含量的Fe50+Cr3C2复合涂层相比,Fe50+10%Cr3C2+1%Ti涂层的枝晶组织发生了明显的等轴化及均匀化,其共晶组织也明显细化;Fe50+20%Cr3C2+1%Ti涂层组织基本上由更加细密的共晶组织组成;而 Fe50+30%Cr3C2+1%Ti涂层中的初生碳化物数量减少,且分布较均匀,枝晶组织及共晶组织也有所细化。Fe50+Cr3C2复合涂层的耐磨性比 Fe50涂层有明显提高,而添加1%Ti后的复合涂层耐磨性与原 Fe50+Cr3C2涂层相比均有所提高。综合比较,在本试验条件下,Fe50+20%Cr3C2+1%Ti复合涂层的滑动磨损性能最好,与Fe50涂层相比提高幅度超过两倍,比Fe50+20%Cr3C2复合涂层提高一倍多。

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引言

第一章 绪 论

1.1 激光熔覆概述

1.2 激光熔覆技术的发展现状

1.3 激光熔覆技术的应用及主要问题

1.4 选题意义及研究内容

第二章 试验材料及试验方法

2.1 试验材料

2.2 设备及工艺

2.3 试验方法

第三章 添加 Ti 对 Fe50 熔覆层组织和磨损性能的影响

3.1 X 射线衍射结果与分析

3.2 添加 Ti 对 Fe50 熔覆层显微组织的影响

3.3 添加 Ti 对 Fe50 涂层的组织转变机理分析

3.4 添加 Ti 对 Fe50 熔覆层硬度及耐磨性能的影响

3.5 本章小结

第四章 添加 Ti 对 Fe50+Cr3C2复合熔覆层组织和磨损性能的影响

4.1 X 射线衍射结果及分析

4.2 Ti 对 Fe50+10%Cr3C2复合涂层显微组织的影响

4.3 Ti 对 Fe50+20%Cr3C2复合涂层显微组织的影响

4.4 Ti 对 Fe50+30%Cr3C2复合涂层显微组织的影响

4.5 添加 Ti 对 Fe50+Cr3C2涂层的组织转变机理分析

4.6 添加 Ti 对 Fe50+Cr3C2复合涂层硬度及耐磨性的影响

4.7 本章小结

结 论

参考文献

在学研究成果

致谢