镍基合金激光熔覆技术若干问题研究

激光熔覆是利用高能量激光束熔化涂层材料和一薄层基体，形成一个无气孔、无裂纹并能和基体形成良好冶金结合的表面涂层，它已成为现代表面技术体系中的极具发展前途和颇具特色的新技术之一，并在“21世纪的再制造工程”中有着广阔的应用前景。 本文根据目前国内外激光熔覆技术的发展现状，以及向工业化应用推广所遇到的实际问题，从熔覆工艺、覆层材料和熔覆设备几个方面进行了一些实验研究。论文的主要内容如下： 1、从激光熔覆的理论、工艺、材料、设备、应用五个方面，综述了国内外激光熔覆技术的发展现状，以及目前所遇到的主要问题，和以后的发展趋势。提出了覆层质量不稳定、存在裂纹问题是阻碍激光熔覆技术工业化应用的最主要难题。 2、对比了市面所售的铸造、镍包、单晶三种形态的WC加入G112镍基自熔性合金粉末后，对激光熔覆层各方面的性能造成的不同影响。在分别加入30wt.％含量的情况下，发现其在高能激光束作用下，烧损机制不同；残留未熔WC颗粒分布有差异，并且都随激光扫描速度增加分布均匀化；对粘结相晶粒有一定程度的粗化；但同时加入三种WC后，覆层的整体显微硬度值都有明显提高，并且复合涂层的硬度值都随激光扫描速度的增加，呈现先增大后减小的变化趋势，在4mm／s时达到最大值；在摩擦性能方面，三种形态的WC都对原来G112覆层的减摩耐磨性能有不同程度的提高。综合以上三种WC对覆层各方面不同的影响，作为镍基合金激光熔覆层中的强化相，镍包WC和单晶WC综合作用效果优于铸造WC。 3、在对目前激光熔覆最棘手的裂纹问题论述基础上，针对多道搭接大面积较厚熔覆层非常容易出现裂纹的情况，尝试向G112+10wt.％WC／Ni金属陶瓷涂层中加入少量Y2O3，对覆层质量取得了很好的改善效果。在固定扫描速度4mm／s不变的情况下，对各覆层来说，1.8kw均为最佳功率条件；同时对加入各种含量的Y2O3覆层相比，得到了0.2wt.％Y2O3为最佳加入量的结果；在加入次含量Y2O3的覆层与原来覆层相比：晶粒明显细化，金相组织分布比较均匀，微观裂纹消失；显微硬度值分布更均匀，平均硬度值有所提高；减摩耐磨性能得到改善。同时还向多道搭接的G112+10wt.％WC／Ni金属陶瓷涂层中加入少量MgO，也取得了不错的改善效果。 郑州大学硕L学位论文 镍基合金激光熔覆技术若干问题研究 4、针对在激光熔覆实验中使用国内配套送粉器所遇到的问题，我们自行研制了 一种简单实用的激光熔覆用送粉器。该送粉器采用螺旋推进方式，经实际使用证明， 对常用的铁、钻、镍自熔性合金粉末的送粉效果好，并且能解决送粉过程中粉槽囤 积粉末、排不干净的问题。体积小、重量轻、易携带、使用方便。