激光熔覆提高18Cr2Ni4WA材料性能的试验研究

来源 :沈阳航空航天大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:linhom222
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18Cr2Ni4WA钢由于具有优良的塑性韧性和低温冲击性能,被广泛应用在航空的飞行器和航海的舰载机中,如发动机齿轮、襟翼中的活塞、活门等。但由于18Cr2Ni4WA钢含碳量低,材料的硬度和耐磨性差。渗碳处理虽可增加材料的硬度和耐磨性,但对于耐腐蚀性的提高不明显,这对于海上舰载机的零件极为不利。本文采用激光熔覆技术在18Cr2Ni4WA钢表面涂覆SIA-62型合金,致在提高零件表面的硬度、耐磨性和耐腐蚀性,增加零件的使用寿命。首先,本文从加工中出现的各种缺陷入手,分析熔覆过程中出现开裂、气孔、翘曲等缺陷的机理,并提出了控制缺陷的措施。在避免了缺陷的基础上,再结合熔覆层的宽度和高度,确定出合理的工艺区间。初步确定出熔覆实验的参数范围为:激光功率为1500-2200W,送粉速度为1-2r/min,扫描速度为4-7mm/s。在工艺区间内部,有序选择16组实验参数进行单道熔覆实验,观察单道熔覆层的宏观几何形貌。实验结果表明,其中7个试样的熔覆层的形貌更能满足实际需求。再者,根据初定区间,采用单因素法对18Cr2Ni4WA板类零件进行熔覆实验,对7组实验结果进行检测。研究通过测定7组试样的硬度、耐磨耐腐蚀性等力学性能发现,熔覆层的微观组织致密并伴随着晶粒细化,屈服强度大大提升,硬度为基体材料的2-3倍,耐磨耐腐蚀性都有显著提高。选择其中熔覆层性能最优的5组工艺参数进行回转体零件的熔覆实验,通过检测熔覆后材料的力学性能发现,其熔覆层的优异性能在回转体零件上依旧适用:熔覆层的各项性能均优于基层材料。说明在初定区间下的各个工艺参数对熔覆层性能的影响很大。最后,结合18Cr2Ni4WA板类零件和回转类零件熔覆实验,选择最有利于典型航空零件熔覆的工艺参数:功率1500W,扫面速度6mm/s,搭接率为40%、送粉速度为1r/min。采用此组参数对典型航空零件进行熔覆实验,增加基体材料化学热处理实验,通过对熔覆层和化学热处理后的基体材料力学性能的检测,发现熔覆层比化学处理后的材料性能更加优越,较基体材料的性能有质的提高。
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