【摘 要】
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球墨铸铁具有接近钢的强度和韧性,在工业领域得到广泛应用。球墨铸铁铸造过程中元素含量以及熔炼工艺需要严格控制,不可避免会产生裂纹、缩松和皮下气孔等组织缺陷,当球墨铸铁件处于极端苛刻的使役环境中表面极易发生磨损、腐蚀等失效。球墨铸铁件修复和强化属于行业内的瓶颈难题,采用传统修复工艺进行修复和强化,温度输入可控性差、结合强度低、精度和稳定性无法保证,修复效果很难满足实际使用要求。激光熔覆作为新兴绿色表面
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球墨铸铁具有接近钢的强度和韧性,在工业领域得到广泛应用。球墨铸铁铸造过程中元素含量以及熔炼工艺需要严格控制,不可避免会产生裂纹、缩松和皮下气孔等组织缺陷,当球墨铸铁件处于极端苛刻的使役环境中表面极易发生磨损、腐蚀等失效。球墨铸铁件修复和强化属于行业内的瓶颈难题,采用传统修复工艺进行修复和强化,温度输入可控性差、结合强度低、精度和稳定性无法保证,修复效果很难满足实际使用要求。激光熔覆作为新兴绿色表面处理技术,具有适用材料体系广、熔池和热影响区小、熔覆稀释率可控等特点,可有效解决球墨铸铁材料表面开裂、涂层结合强度低等问题。但是球墨铸铁件的激光熔覆应用范围仍然较窄,针对重要工业领域熔覆应用的可行性、可靠性、有效性急需进一步验证。定量化揭示球墨铸铁激光熔覆过程中材料成分-工艺-组织-性能间的耦合作用规律,可为减少熔覆缺陷提供重要理论依据。因表面质量低、载荷长期累积、工作环境恶劣,成形熔覆层极易发生点蚀失效,会对工件使役性能产生重要影响,通过揭示熔覆层点蚀失效损伤机理,可为熔覆层及基体保护提供技术参考。本课题主要研究内容如下:（1）建立球墨铸铁单道激光熔覆数值模型,将响应面法与Monte-Carlo法相结合,求得最佳工艺参数,分析温度场、流场、应力场瞬态演变规律,通过实验验证模型有效性。（2）利用最佳工艺参数,结合不同搭接率,建立球墨铸铁单层多道激光熔覆数值模型,分析各物理场瞬态演变规律及不同熔覆道之间相关性。（3）基于最佳工艺参数,结合不同熔覆粉末,建立球墨铸铁单道多层激光熔覆数值模型,分析各物理场瞬态演变规律及不同熔覆层之间相关性。（4）建立IN625熔覆层点蚀失效损伤模型,分析点蚀对熔覆层相关性能影响,揭示熔覆层点蚀失效损伤机理。（5）结合数值模拟所用参数进行激光熔覆实验,对熔覆件进行材料学微观表征实验,观察微观组织形貌、检测熔覆层性能,对熔覆层质量进行评估。
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