表面工程技術(shù)便是因應(yīng)改善機(jī)械設(shè)備及零部件表面磨損失效問題而形成的新技術(shù)。激光熔覆技術(shù),作為眾多激光表面工程技術(shù)的一種,它是涉及光、機(jī)、電、材料、物理及化學(xué)等多學(xué)科的高新技術(shù),它能在廉價(jià)、低性能的基體材料表面上制備出較高使用性能的涂層,以此來提高基體金屬材料表面摩擦磨損性能。本書的第1章緒論部分簡(jiǎn)要介紹了激光熔覆Co基合金涂層的發(fā)展概況以及發(fā)展趨勢(shì);第2章簡(jiǎn)要介紹了激光熔覆的涂層材料、設(shè)備、工藝參數(shù)以及表征方法;第3章闡述了激光熔覆Co基合金涂層的強(qiáng)化理論基礎(chǔ)、實(shí)現(xiàn)途徑和強(qiáng)化方法;第4章詳細(xì)介紹了利用激光熔覆技術(shù),并結(jié)合有限元仿真模擬實(shí)現(xiàn)激光熔覆Co基合金涂層工藝參數(shù)的優(yōu)化、微觀組織和性能研究;第5章主要介紹了外加顆粒對(duì)激光熔覆Co基合金涂層相組成、微觀組織演變和耐磨性能的影響,并探討其磨損機(jī)理;第6章主要介紹了原位合成強(qiáng)化相顆粒對(duì)激光熔覆Co基合金涂層相組成、微觀組織演變和耐磨性能的影響,并探討其磨損機(jī)理;第7章對(duì)前面各章的研究結(jié)果予以總結(jié)。
激光熔覆技術(shù)的核心是實(shí)現(xiàn)熔覆層材料與基體材料冶金結(jié)合的同時(shí)控形控性。由于激光熔覆過程的復(fù)雜性,即熔覆過程的冶金熔煉、熱傳導(dǎo)、材料的物理化學(xué)反應(yīng)、機(jī)械設(shè)備和零部件以及對(duì)熔覆質(zhì)量的要求,使得激光熔覆過程的控制實(shí)質(zhì)是高度非線性、強(qiáng)化相形成分布、多變量強(qiáng)耦合、大范圍不確定性因素和隨機(jī)干擾因素的控制問題,這些問題都是激光熔覆過程中主要探索的問題。
表面工程技術(shù)便是因改善機(jī)械設(shè)備及零部件表面磨損失效問題而形成的新技術(shù)。激光熔覆技術(shù),作為眾多激光表面工程技術(shù)中的一種,它是涉及光、機(jī)、電、材料、物理及化學(xué)等多學(xué)科的高新技術(shù),它能在廉價(jià)、低性能的基體材料表面上制備出較高使用性能的涂層,以此來提高基體金屬材料表面的摩擦磨損性能。激光熔覆技術(shù)不僅能實(shí)現(xiàn)預(yù)置合金粉末和基體金屬材料形成原子結(jié)合,而且能降低生產(chǎn)成本,節(jié)省貴重金屬和高級(jí)合金,同時(shí)也降低能耗,延長(zhǎng)機(jī)械設(shè)備、零部件和工程構(gòu)件的服役壽命,拓寬材料的應(yīng)用范圍。激光熔覆技術(shù)的核心是實(shí)現(xiàn)熔覆層材料與基體材料冶金結(jié)合的同時(shí)控形控性。由于激光熔覆過程的復(fù)雜性,即熔覆過程的冶金熔煉、熱傳導(dǎo)、材料的物理化學(xué)反應(yīng)、機(jī)械設(shè)備和零部件以及對(duì)熔覆質(zhì)量的要求,使得激光熔覆過程的控制實(shí)質(zhì)是高度非線性、強(qiáng)化相形成分布、多變量強(qiáng)耦合、大范圍不確定性因素和隨機(jī)干擾因素的控制問題,這些問題都是激光熔覆過程中主要探索的問題。激光熔覆過程實(shí)際上是一個(gè)處于多學(xué)科交叉領(lǐng)域的問題,這是影響激光熔覆發(fā)展的關(guān)鍵。因此,本專著試圖利用激光熔覆技術(shù)實(shí)驗(yàn)、Sysweld有限元仿真模擬軟件及結(jié)合原位合成反應(yīng),以對(duì)激光熔覆過程的實(shí)現(xiàn)問題之解決拋磚引玉。本專著的緒論部分簡(jiǎn)要介紹了激光熔覆Co基合金涂層的發(fā)展概況以及發(fā)展趨勢(shì);第2章闡述了激光熔覆Co基合金涂層的強(qiáng)化理論基礎(chǔ)、實(shí)現(xiàn)途徑和強(qiáng)化方法;第3章詳細(xì)介紹了利用激光熔覆技術(shù),并結(jié)合有限元仿真模擬實(shí)現(xiàn)激光熔覆Co基合金涂層工藝參數(shù)的優(yōu)化、微觀組織和性能研究;第4章主要介紹了外加顆粒對(duì)激光熔覆Co基合金涂層相組成、微觀組織演變和耐磨性能的影響,并探討其磨損機(jī)理;第5章主要介紹了原位合成強(qiáng)化相顆粒對(duì)激光熔覆Co基合金涂層相組成、微觀組織演變和耐磨性能的影響,并探討其磨損機(jī)理;第6章對(duì)前面各章的研究結(jié)果予以總結(jié)。
丁林,男,博士研究生,任職于皖西學(xué)院材料學(xué)院,教研室主任。教育經(jīng)歷: 2001.092005.07: 安徽工業(yè)大學(xué),材料學(xué)院,金屬材料工程專業(yè)(本科); 2005.092008.05: 安徽工業(yè)大學(xué),材料學(xué)院,材料加工工程專業(yè)(碩士研究生);2014.092018.06:天津大學(xué),材料學(xué)院,材料加工工程專業(yè)(博士研究生)。論文情況: 1.Xiumin Quan, Lin Ding. Microstructure and Property of In-Situ TiC Reinforced Co-Based Composite Coatings by Laser Cladding. Science of Advanced Materials, 11(2019): 1798-1805. 2.權(quán)秀敏, 丁林. 納米Sm2O3增強(qiáng)TiC/Co基復(fù)合涂層微觀組織和耐磨性能研究. 摩擦學(xué)學(xué)報(bào), 40(2020): 49-59.3.Lin Ding, Shengsun Hu, Xiumin Quan Junqi Shen. Effect of Ti on the microstructure evolution and wear behavior of VN alloyCo-based composite coatings by laser cladding. Journal of Materials Processing Technology, 252 (2018): 711-719.項(xiàng)目情況:1.2019/012020/12:主持安徽省高等學(xué)校優(yōu)秀青年基金支持項(xiàng)目熱作模具鋼激光增材制造高熵合金涂層材料-微觀結(jié)構(gòu)-性能調(diào)控機(jī)理研究(編號(hào):gxyq2019073),已結(jié)項(xiàng);2.2019/012021/12:主持皖西學(xué)院高層次引進(jìn)人才項(xiàng)目激光熔覆CoCrFeNiTiX系高熵合金微觀結(jié)構(gòu)演變和性能研究。
1 緒論1
1.1 前言1
1.2 激光表面工程技術(shù)2
1.3 激光熔覆技術(shù)4
1.4 鈷基合金11
1.5 激光熔覆Co基合金涂層的研究現(xiàn)狀12
1.6 激光熔覆顆粒增強(qiáng)Co基合金涂層的研究現(xiàn)狀13
1.7 激光熔覆稀土增強(qiáng)Co基合金涂層的研究現(xiàn)狀15
1.8 激光熔覆層的數(shù)值模擬16
1.9 本書研究?jī)?nèi)容25
1.10 激光熔覆制備合金涂層存在的問題及發(fā)展趨勢(shì)26
2 激光熔覆Co基合金涂層的強(qiáng)化理論37
2.1 強(qiáng)化理論基礎(chǔ)37
2.2 固溶強(qiáng)化40
2.3 彌散強(qiáng)化42
2.4 細(xì)晶強(qiáng)化47
2.5 位錯(cuò)強(qiáng)化50
2.6 相變強(qiáng)化53
2.7 本章小結(jié)53
3 激光熔覆Co基合金涂層微觀組織及耐磨性能研究55
3.1 工藝參數(shù)對(duì)激光熔覆Co基合金涂層宏觀成形的影響56
3.2 激光熔覆Co基合金涂層溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)數(shù)值模擬62
3.3 激光熔覆Co基合金涂層94
3.4 本章小結(jié)102
4 顆粒增強(qiáng)Co基合金涂層微觀組織及耐磨性能研究105
4.1 激光熔覆VN合金增強(qiáng)Co基合金涂層105
4.2 激光熔覆納米CeO2增強(qiáng)Co基合金涂層124
4.3 本章小結(jié)137
5 原位TiN-VC增強(qiáng)Co基合金涂層微觀組織和耐磨性能研究140
5.1 TiN-VC增強(qiáng)Co基合金涂層強(qiáng)化相原位反應(yīng)熱力學(xué)分析141
5.2 TiN-VC增強(qiáng)Co基復(fù)合涂層強(qiáng)化相原位反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)分析146
5.3 原位TiN-VC增強(qiáng)Co基合金涂層宏觀成形149
5.4 TiN-VC增強(qiáng)Co基合金涂層相組成150
5.5 TiN-VC增強(qiáng)Co基合金涂層顯微組織152
5.6 復(fù)合涂層的凝固過程分析160
5.7 TiN和VC的生長(zhǎng)機(jī)制及形貌169
5.8 TiN-VC增強(qiáng)Co基合金涂層顯微硬度178
5.9 TiN-VC增強(qiáng)Co基合金涂層的室溫耐磨性能180
5.10 TiN-VC增強(qiáng)Co基合金涂層的高溫耐磨性能186
5.11 合金涂層的磨損行為研究194
5.12 本章小結(jié)202
6 總結(jié)207