鈦-鋼層合板激光熔覆制備工藝及性能研究.pdf

1、工業(yè)純鈦?zhàn)鳛楸韺?，普通碳鋼或低合金鋼作為基體，以冶金狀態(tài)結(jié)合而成的鈦/鋼層合板作為純鈦板的替代品，既具有鈦的耐腐蝕性能，又具有碳鋼的強(qiáng)度和塑性，且可加工性能大大提高，而成本只有純鈦板的1/5-1/10，已經(jīng)越來越多的應(yīng)用于石油化工和海水淡化等領(lǐng)域。目前工業(yè)生產(chǎn)金屬層合板的主要方法有爆炸法和軋制法，爆炸法不適用與生產(chǎn)總厚度10mm以下的層合板，國(guó)內(nèi)軋制法生產(chǎn)總厚度4mm以下的鈦/鋼層合板的技術(shù)尚不成熟。激光熔覆制備的不銹鋼-碳鋼層合板具有

2、較好的結(jié)合強(qiáng)度，滿足相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，證明激光熔覆是制備總厚度較小的層合板的一種可行的方法。嘗試采用激光熔覆制備總厚度為2mm和3mm的鈦/鋼層合板，并對(duì)其組織和力學(xué)性能進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)分析，為提高界面結(jié)合力采用添加過渡層材料的方法。主要工作和結(jié)果如下:
　　(1)研究激光工藝參數(shù)對(duì)熔覆層質(zhì)量的影響。通過實(shí)驗(yàn)對(duì)比，單向送粉雙向掃描是較為合適的熔覆工藝方法。采用單因素法分析激光各工藝參數(shù)對(duì)熔覆層尺寸質(zhì)量的影響規(guī)律，確定合理的激光熔覆工藝參數(shù)

3、范圍。采用正交試驗(yàn)分析各工藝參數(shù)對(duì)熔覆層尺寸影響大小關(guān)系，并最終確定一組制備層合板的工藝參數(shù)，最后采用一定的搭接系數(shù)進(jìn)行激光熔覆搭接試驗(yàn)，制備出一定面積的鈦/鋼層合板樣件。
　　(2)對(duì)單向送粉雙向掃描方法制備出的鈦/鋼層合板進(jìn)行組織成分和力學(xué)性能測(cè)試分析。通過金相檢測(cè)、XRD檢測(cè)和EPMA檢測(cè)等，分析確定層合板基體Q235熱影響區(qū)和鈦熔覆層不同部位組織和成分，揭示激光熔覆過程鈦熔覆層與基體Q235的結(jié)合機(jī)理。通過顯微硬度檢測(cè)和拉

4、伸試驗(yàn)，檢測(cè)層合板截面上的硬度分布和整體拉伸性能，并利用組織和成分分析結(jié)果對(duì)力學(xué)性能進(jìn)行相應(yīng)解釋。
　　(3)為提高鈦熔覆層與基體的結(jié)合力，制備鈦覆層厚度比例較大的層合板，采用添加過渡層材料方法。采用金相檢測(cè)、SEM和EDS檢測(cè)分析，進(jìn)行層合板的組織分析，對(duì)層合板進(jìn)行拉剪試驗(yàn)，對(duì)斷口形貌進(jìn)行觀測(cè)分析。結(jié)果表明，熔覆層組織致密、成分均勻，拉伸試驗(yàn)鈦層以解理斷裂為主，過渡層材料以韌窩斷裂為主。剪切斷口主要以沿晶脆性斷裂為主，斷裂位于鈦