【摘 要】
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轻质多主元合金拥有独特的晶体结构以及力学性能,是一种新型的轻质合金,在航空航天、军工、车辆领域极具发展潜力。目前,轻质多主元合金的制备多以真空电弧熔炼为主,然而电弧熔炼过程较为复杂,成本较高,无法制备复杂的零件,因而限制了其工程应用。绞股焊丝是一种新型焊丝,由外围6根焊丝围绕中心1根绞合而成,其在电弧熔覆时具有旋转电弧的效果,能够保证成分的均匀性,这为轻质多主元合金的制备与应用提供了新的契机和技术
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轻质多主元合金拥有独特的晶体结构以及力学性能,是一种新型的轻质合金,在航空航天、军工、车辆领域极具发展潜力。目前,轻质多主元合金的制备多以真空电弧熔炼为主,然而电弧熔炼过程较为复杂,成本较高,无法制备复杂的零件,因而限制了其工程应用。绞股焊丝是一种新型焊丝,由外围6根焊丝围绕中心1根绞合而成,其在电弧熔覆时具有旋转电弧的效果,能够保证成分的均匀性,这为轻质多主元合金的制备与应用提供了新的契机和技术支持。为了进一步拓宽轻质多主元合金的应用,本文提出了采用绞股焊丝设计方法制备了三元绞股焊丝,利用传统的电弧熔覆工艺在TC4钛合金基体和5052铝合金基体上分别制备了轻质多主元合金熔覆层,探讨了熔覆工艺参数对轻质多主元合金熔覆层成形性及组织结构的影响规律,研究了轻质多主元合金熔覆层的硬度、压缩性能和摩擦磨损行为。其主要的研究结果如下:(1)针对三元AlTiCu轻质多主元合金,通过正交试验优化设计了熔覆工艺参数。当电流为200A、预热温度为200℃、熔覆速度5m/min,Ti合金基体熔覆层稀释率低且具有最佳的成形性,其组织为BCC结构的AlCu2Ti相和少量的CuO相和Fe2Ti3O9相。当电流为200A、预热温度为200℃、熔覆速度4m/min,Al合金基体熔覆层稀释率低且具有最佳的成形性。其组织为BCC结构的AlCu2Ti相,以及少量的Ti单质。(2)研究了轻质多主元熔覆层物理性能和力学性能,结果表明:在室温下,熔覆层密度在4.35-4.91 g/cm3,Ti合金基体熔覆层压缩强度和室温平均硬度值分别为1187MPa和340.8 HV,Al合金基体熔覆层压缩强度和室温平均硬度值分别为1296MPa和257.4 HV,熔覆层合金密度和比强度均接近于Ti合金。(3)研究了干摩擦条件下轻质多主元合金熔覆层的摩擦磨损行为,结果表明:在同等参数下,45#钢熔覆层耐磨性高于A1基体熔覆层,低于Ti基体熔覆层。Ti基体熔覆层的磨损失效机制为氧化磨损和粘着磨损;A1基体熔覆层的磨损失效机制为氧化磨损、粘着磨损以及磨粒磨损。45#钢摩擦磨损失效机制为粘着磨损、磨粒磨损和氧化磨损。图[52]表[21]参[87]
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