机场动力机械关键摩擦副纳米复合涂层微观组织演变及性能评价研究

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随着民用机场客货吞吐量的扩张,各类动力机械的动力需求和负荷快速提高。在动力机械高强化发展的必然趋势下,发动机的气门座区域需要更好的性能条件。激光熔覆技术凭借自身独特的优势,既能够实现大面积表面修复,也能完成局部区域精确的表面改性。因此,本文选择蠕墨铸铁为基体材料,利用激光熔覆技术其表面制备不同激光工艺参数、以及不同熔覆材料配比的复合合金熔覆层,来改善蠕铁材料表面的强度和性能。利用SEM、EDS等技术手段,通过组织观察、硬度测定、电化学测试以及摩擦磨损实验,来探究激光功率、扫描速度、纳米氧化镧添加量和钛粉质量比对激光涂层晶粒结构和力学性能的作用,来揭示蠕铁表面激光涂层性能变化规律与机理。本文首先设计了不同功率与扫描速度共6组工艺参数,对实验获得的涂层进行观察及各项性能测试,结果表明:适当的降低功率与提高扫描速度对组织晶粒有明显的的细化作用,这对硬度的提高、耐磨性与耐腐蚀性的改善都有一定的积极作用。对改变纳米氧化镧含量的熔覆层进行研究,确定纳米La2O3的最佳添加量为2%,稀土氧化物添加量对细化组织的影响规律为2%>1%>3%>0%,这与其对涂层的硬度、耐蚀性与耐磨性的影响规律相同;在0~2%范围内添加纳米氧化镧能够使熔覆层中的Cr、Ni、Si等元素增加并加速熔池中元素的扩散作用;在纳米La2O3的添加量为2%时,抑制裂纹效果最好。稀土氧化物含量为添加量为0%、1%、2%时,熔覆层的磨损类型为磨粒磨损+氧化磨损,添加量为3%时为磨粒磨损。最后,本文对熔覆材料配比变化为含钛量为1.5%和2.5%的涂层进行研究,结果表明,钛粉能够起到细化组织的作用,并且这种作用与Ti粉含量成正相关;钛粉的质量比越多,涂层组织晶粒就会越细化,组织表现出更优异的均匀性,熔覆层的硬度增加,具有更好的耐蚀性与耐磨性;Ti的添加能够提高覆层中的Fe、C的含量,同时熔覆层中Mo、Co的含量也有少量增加;Ti粉对熔覆层中产生的CO气孔孔隙有着一定的抑制作用,随着Ti含量的增加,孔隙率有所降低。
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