【摘 要】
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激光熔覆是一项先进的表面改性技术,是增材制造和零件修复的重要方法。使用激光熔覆制备IN718/WC金属基陶瓷复合涂层可以大幅增强基体的表面耐磨性,然而WC陶瓷颗粒和IN718镍基合金粉末热物性差异较大,WC颗粒容易沉积在涂层底部,导致涂层的显微硬度下降和摩擦磨损性能降低。针对WC颗粒沉积和涂层性能不均匀等缺陷,利用电磁场辅助激光熔覆技术对涂层的组织和性能进行调控。通过理论分析与实验研究相结合的方法
【基金项目】
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电磁/超声耦合作用下激光熔覆金属陶瓷涂层的形性协同调控机制,国家自然科学基金（项目号:51875265）；
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激光熔覆是一项先进的表面改性技术,是增材制造和零件修复的重要方法。使用激光熔覆制备IN718/WC金属基陶瓷复合涂层可以大幅增强基体的表面耐磨性,然而WC陶瓷颗粒和IN718镍基合金粉末热物性差异较大,WC颗粒容易沉积在涂层底部,导致涂层的显微硬度下降和摩擦磨损性能降低。针对WC颗粒沉积和涂层性能不均匀等缺陷,利用电磁场辅助激光熔覆技术对涂层的组织和性能进行调控。通过理论分析与实验研究相结合的方法,探讨电磁场对WC颗粒分布、熔池对流、传热传质和微观组织的影响规律。在此基础上,进一步探讨了电磁场对复合涂层常温摩擦磨损和高温摩擦磨损性能的改善机理。论文主要内容如下:（1）根据电磁学、激光熔覆、金属快速凝固以及枝晶生长等相关理论,分析电磁场作用对熔池内液态金属的对流行为和WC颗粒运动的影响机制。研究电磁场作用下熔池中电磁力的产生机理,讨论了电磁场对熔池凝固过程中熔体的影响效应,分析了电磁场细化晶粒、减小偏析的原理,以及电磁场对熔池中WC颗粒分布的影响机制。（2）搭建电磁场辅助激光熔覆实验平台。基于正交实验,进行电磁场辅助激光熔覆工艺参数优化。以激光功率、扫描速度、送粉率、电流大小、磁场强度为因素,以涂层熔宽、熔深、熔高和显微硬度为评价指标,设计正交实验获得优化工艺参数组合。基于支持向量回归（SVR）理论和粒子群优化算法（PSO）,建立工艺参数与熔宽、熔深、熔高和显微硬度之间的预测模型,为电磁场辅助激光熔覆实验作出指导。（3）分析电磁场辅助前后IN718/WC复合涂层的微观组织和物相组成,探讨熔池中WC颗粒的分布规律。研究有无电磁场辅助涂层在深度方向上显微硬度的变化规律。分析电磁场辅助前后涂层的摩擦系数、磨损量和磨痕形貌,探讨电磁场辅助对激光熔覆复合涂层常温及高温摩擦磨损性能的影响规律,揭示电磁场辅助激光熔覆复合涂层组织和摩擦磨损性能的改善机理。
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