低碳钢表面激光熔覆CO基合金涂层耐磨性能研究 9787568091985

表面工程技术便是因改善机械设备及零部件表面磨损失效问题而形成的新技术。激光熔覆技术，作为众多激光表面工程技术中的一种，它是涉及光、机、电、材料、物理及化学等多学科的高新技术，它能在廉价、低性能的基体材料表面上制备出较高使用性能的涂层，以此来提高基体金属材料表面的摩擦磨损性能。激光熔覆技术不仅能实现预置合金粉末和基体金属材料形成原子结合，而且能降低生产成本，节省贵重金属和高级合金，同时也降低能耗，延长机械设备、零部件和工程构件的服役寿命，拓宽材料的应用范围。激光熔覆技术的核心是实现熔覆层材料与基体材料冶金结合的同时控形控性。由于激光熔覆过程的复杂性，即熔覆过程的冶金熔炼、热传导、材料的物理化学反应、机械设备和零部件以及对熔覆质量的要求，使得激光熔覆过程的控制实质是高度非线性、强化相形成分布、多变量强耦合、大范围不确定性因素和随机干扰因素的控制问题，这些问题都是激光熔覆过程中主要探索的问题。激光熔覆过程实际上是一个处于多学科交叉领域的问题，这是影响激光熔覆发展的关键。因此，本专著试图利用激光熔覆技术实验、Sysweld有限元仿真模拟软件及结合原位合成反应，以对激光熔覆过程的实现问题之解决抛砖引玉。本专著的绪论部分简要介绍了激光熔覆Co基合金涂层的发展概况以及发展趋势；第2章阐述了激光熔覆Co基合金涂层的强化理论基础、实现途径和强化方法；第3章详细介绍了利用激光熔覆技术，并结合有限元仿真模拟实现激光熔覆Co基合金涂层工艺参数的优化、微观组织和性能研究；第4章主要介绍了外加颗粒对激光熔覆Co基合金涂层相组成、微观组织演变和耐磨性能的影响，并探讨其磨损机理；第5章主要介绍了原位合成强化相颗粒对激光熔覆Co基合金涂层相组成、微观组织演变和耐磨性能的影响，并探讨其磨损机理；第6章对前面各章的研究结果予以总结。

表面工程技术便是因应改善机械设备及零部件表面磨损失效问题而形成的新技术。激光熔覆技术，作为众多激光表面工程技术的一种，它是涉及光、机、电、材料、物理及化学等多学科的高新技术，它能在廉价、低性能的基体材料表面上制备出较高使用性能的涂层，以此来提高基体金属材料表面摩擦磨损性能。本书的第1章绪论部分简要介绍了激光熔覆Co基合金涂层的发展概况以及发展趋势；第2章简要介绍了激光熔覆的涂层材料、设备、工艺参数以及表征方法；第3章阐述了激光熔覆Co基合金涂层的强化理论基础、实现途径和强化方法；第4章详细介绍了利用激光熔覆技术，并结合有限元仿真模拟实现激光熔覆Co基合金涂层工艺参数的优化、微观组织和性能研究；第5章主要介绍了外加颗粒对激光熔覆Co基合金涂层相组成、微观组织演变和耐磨性能的影响，并探讨其磨损机理；第6章主要介绍了原位合成强化相颗粒对激光熔覆Co基合金涂层相组成、微观组织演变和耐磨性能的影响，并探讨其磨损机理；第7章对前面各章的研究结果予以总结。

表面工程技术便是因应改善机械设备及零部件表面磨损失效问题而形成的新技术。激光熔覆技术，作为众多激光表面工程技术的一种，它是涉及光、机、电、材料、物理及化学等多学科的高新技术，它能在廉价、低性能的基体材料表面上制备出较高使用性能的涂层，以此来提高基体金属材料表面摩擦磨损性能。本书的第1章绪论部分简要介绍了激光熔覆Co基合金涂层的发展概况以及发展趋势；第2章简要介绍了激光熔覆的涂层材料、设备、工艺参数以及表征方法；第3章阐述了激光熔覆Co基合金涂层的强化理论基础、实现途径和强化方法；第4章详细介绍了利用激光熔覆技术，并结合有限元仿真模拟实现激光熔覆Co基合金涂层工艺参数的优化、微观组织和性能研究；第5章主要介绍了外加颗粒对激光熔覆Co基合金涂层相组成、微观组织演变和耐磨性能的影响，并探讨其磨损机理；第6章主要介绍了原位合成强化相颗粒对激光熔覆Co基合金涂层相组成、微观组织演变和耐磨性能的影响，并探讨其磨损机理；第7章对前面各章的研究结果予以总结。

丁林，男，博士研究生，任职于皖西学院材料学院，教研室主任。教育经历： 2001.09—2005.07: 安徽工业大学，材料学院，金属材料工程专业(本科)； 2005.09—2008.05: 安徽工业大学，材料学院，材料加工工程专业(硕士研究生)；2014.09—2018.06：天津大学，材料学院，材料加工工程专业(博士研究生)。论文情况： 1.Xiumin Quan, Lin Ding. Microstructure and Property of In-Situ TiC Reinforced Co-Based Composite Coatings by Laser Cladding. Science of Advanced Materials, 11(2019): 1798-1805. 2.权秀敏, 丁林. 纳米Sm2O3增强TiC/Co基复合涂层微观组织和耐磨性能研究. 摩擦学学报, 40(2020): 49-59.3.Lin Ding, Shengsun Hu, Xiumin Quan Junqi Shen. Effect of Ti on the microstructure evolution and wear behavior of VN alloyCo-based composite coatings by laser cladding. Journal of Materials Processing Technology, 252 (2018): 711-719.项目情况：1.2019/01–2020/12:主持安徽省高等学校优秀青年基金支持项目“热作模具钢激光增材制造高熵合金涂层材料-微观结构-性能调控机理研究”(编号：gxyq2019073)，已结项；2.2019/01–2021/12:主持皖西学院高层次引进人才项目“激光熔覆CoCrFeNiTiX系高熵合金微观结构演变和性能研究”。

1 绪论1

1.1 前言1

1.2 激光表面工程技术2

1.3 激光熔覆技术4

1.4 钴基合金11

1.5 激光熔覆Co基合金涂层的研究现状12

1.6 激光熔覆颗粒增强Co基合金涂层的研究现状13

1.7 激光熔覆稀土增强Co基合金涂层的研究现状15

1.8 激光熔覆层的数值模拟16

1.9 本书研究内容25

1.10 激光熔覆制备合金涂层存在的问题及发展趋势26

2 激光熔覆Co基合金涂层的强化理论37

2.1 强化理论基础37

2.2 固溶强化40

2.3 弥散强化42

2.4 细晶强化47

2.5 位错强化50

2.6 相变强化53

2.7 本章小结53

3 激光熔覆Co基合金涂层微观组织及耐磨性能研究55

3.1 工艺参数对激光熔覆Co基合金涂层宏观成形的影响56

3.2 激光熔覆Co基合金涂层温度场和应力场数值模拟62

3.3 激光熔覆Co基合金涂层94

3.4 本章小结102

4 颗粒增强Co基合金涂层微观组织及耐磨性能研究105

4.1 激光熔覆VN合金增强Co基合金涂层105

4.2 激光熔覆纳米CeO2增强Co基合金涂层124

4.3 本章小结137

5 原位TiN-VC增强Co基合金涂层微观组织和耐磨性能研究140

5.1 TiN-VC增强Co基合金涂层强化相原位反应热力学分析141

5.2 TiN-VC增强Co基复合涂层强化相原位反应的动力学分析146

5.3 原位TiN-VC增强Co基合金涂层宏观成形149

5.4 TiN-VC增强Co基合金涂层相组成150

5.5 TiN-VC增强Co基合金涂层显微组织152

5.6 复合涂层的凝固过程分析160

5.7 TiN和VC的生长机制及形貌169

5.8 TiN-VC增强Co基合金涂层显微硬度178

5.9 TiN-VC增强Co基合金涂层的室温耐磨性能180

5.10 TiN-VC增强Co基合金涂层的高温耐磨性能186

5.11 合金涂层的磨损行为研究194

5.12 本章小结202

6 总结207 

表面工程技术便是因应改善机械设备及零部件表面磨损失效问题而形成的新技术。激光熔覆技术，作为众多激光表面工程技术的一种，它是涉及光、机、电、材料、物理及化学等多学科的高新技术，它能在廉价、低性能的基体材料表面上制备出较高使用性能的涂层，以此来提高基体金属材料表面摩擦磨损性能。本书的第1章绪论部分简要介绍了激光熔覆Co基合金涂层的发展概况以及发展趋势；第2章简要介绍了激光熔覆的涂层材料、设备、工艺参数以及表征方法；第3章阐述了激光熔覆Co基合金涂层的强化理论基础、实现途径和强化方法；第4章详细介绍了利用激光熔覆技术，并结合有限元仿真模拟实现激光熔覆Co基合金涂层工艺参数的优化、微观组织和性能研究；第5章主要介绍了外加颗粒对激光熔覆Co基合金涂层相组成、微观组织演变和耐磨性能的影响，并探讨其磨损机理；第6章主要介绍了原位合成强化相颗粒对激光熔覆Co基合金涂层相组成、微观组织演变和耐磨性能的影响，并探讨其磨损机理；第7章对前面各章的研究结果予以总结。

丁林，男，博士研究生，任职于皖西学院材料学院，教研室主任。教育经历： 2001.09—2005.07: 安徽工业大学，材料学院，金属材料工程专业(本科)； 2005.09—2008.05: 安徽工业大学，材料学院，材料加工工程专业(硕士研究生)；2014.09—2018.06：天津大学，材料学院，材料加工工程专业(博士研究生)。论文情况： 1.Xiumin Quan, Lin Ding. Microstructure and Property of In-Situ TiC Reinforced Co-Based Composite Coatings by Laser Cladding. Science of Advanced Materials, 11(2019): 1798-1805. 2.权秀敏, 丁林. 纳米Sm2O3增强TiC/Co基复合涂层微观组织和耐磨性能研究. 摩擦学学报, 40(2020): 49-59.3.Lin Ding, Shengsun Hu, Xiumin Quan Junqi Shen. Effect of Ti on the microstructure evolution and wear behavior of VN alloyCo-based composite coatings by laser cladding. Journal of Materials Processing Technology, 252 (2018): 711-719.项目情况：1.2019/01–2020/12:主持安徽省高等学校优秀青年基金支持项目“热作模具钢激光增材制造高熵合金涂层材料-微观结构-性能调控机理研究”(编号：gxyq2019073)，已结项；2.2019/01–2021/12:主持皖西学院高层次引进人才项目“激光熔覆CoCrFeNiTiX系高熵合金微观结构演变和性能研究”。