【摘 要】
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随着船舶技术的不断发展,工件的服役环境发生变化,对材料以及其制备工艺提出了更高的要求。一些传统的结构材料已经难以满足船舶的实际工况要求,新材料的开发及其制备工艺的研究成为亟待解决的关键问题。钼基合金由于其在高温环境下显现出较高的强度和稳定的力学性能,有望代替镍基及铝基合金,成为船舶发展的前瞻性结构材料。采用传统方法制备会引来杂质元素,制备工艺繁琐,且成形件的形状受到限制。本论文所研究的选区激光熔化
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随着船舶技术的不断发展,工件的服役环境发生变化,对材料以及其制备工艺提出了更高的要求。一些传统的结构材料已经难以满足船舶的实际工况要求,新材料的开发及其制备工艺的研究成为亟待解决的关键问题。钼基合金由于其在高温环境下显现出较高的强度和稳定的力学性能,有望代替镍基及铝基合金,成为船舶发展的前瞻性结构材料。采用传统方法制备会引来杂质元素,制备工艺繁琐,且成形件的形状受到限制。本论文所研究的选区激光熔化Mo-6Co合金,组织致密,抗氧化性良好。本实验以球形纯金属粉末为原材料,研究了激光功率、扫描策略、铺粉厚度、扫描速度和扫描间距对成形件显微组织的影响,确定最优工艺参数。为了提高钼材的抗氧化性,本实验通过向钼材中加入钴元素的方式来达到这一目的。在研究了粉末的混合工艺后,通过改变钼材中钴元素的添加量,制备出含钴量不同的成形件,研究钴元素对钼材显微组织及力学性能的影响。利用相关表征仪器,研究钴元素对钼材高温氧化性能的影响,挑选出综合性能较好的钼钴合金进行热处理工艺的研究。激光功率和扫描速度会严重影响成形质量。本文通过对比不同工艺参数下成形件的致密度及内部孔洞,得出了成形件的最优制备工艺:激光功率为325W,扫描速度为400mm/s,铺粉厚度为30μm,扫描间距为40μm,此时成形出的工件具有最大的致密度,可达到94.92%。通过对比本实验所设计的不同钼钴合金后,可以发现:钴元素固溶于钼基体中,具有细化钼材内部晶粒、提高材料硬度和压缩强度的作用,但会促进内部裂纹的产生。选区激光熔化成形出的金属组织具有各向异性,在垂直方向的硬度要比水平方向的硬度更高,压缩强度也更大,此时压缩曲线更符合脆性断裂的特征,通过观察材料的断口,判断出本实验设计的四种钼基合金的断裂方式均为准解理断裂。系统地分析了纯钼试样、Mo-3Co合金试样、Mo-6Co合金试样以及Mo-9Co合金试样在400℃、600℃、800℃和1000℃,氧化1h后的失重情况。观察氧化层表面和截面的形貌,可以发现Mo-6Co合金试样在800℃~100℃下剧烈氧化,生成具有挥发性的MoO3.热处理实验结果表明,随着热处理温度的提高,试样内部的晶粒有变大倾向。
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