材料学专业优秀论文材料学专业优秀论文 铜合金结晶器表面激光原位反应制备抗热耐铜合金结晶器表面激光原位反应制备抗热耐磨钴基合金梯度涂层的研究磨钴基合金梯度涂层的研究关键词：铜合金结晶器关键词：铜合金结晶器 脉冲激光反应脉冲激光反应 钴基合金钴基合金 梯度涂层梯度涂层 原位生成原位生成 陶瓷相陶瓷相摘要：由于对钢产量和质量要求的不断提高，连铸连轧技术得到了普遍的应用。 而在钢铁生产工艺流程中，结晶器的使用寿命是所有生产单位的迫切需要提高 的问题，其表面的技术性能将直接影响到铸坯的表面质量、连铸机的拉速等生 产指标，因而研究在铜合金结晶器表面制备抗热耐磨涂层不仅具有重要的科学 意义而且具有重要的实际应用前景。 设计含有一定量纳米铝粉的 Co 基新合 金粉为涂层原材料，在 Cu-Cr 合金表面利用激光诱导原位反应制备陶瓷相增强 Co 基合金梯度涂层。应用数码金相显微镜、X 射线衍射、显微硬度仪、扫描电 镜、透射电镜和摩擦磨损实验等分析技术，对实验制备样品涂层的组织结构进 行了系统研究，结果表明：通过对合金粉末成分的实验对比，在优化了粉末成 分及单道次下激光扫描工艺参数(175A，15HZ，3ms，4.0mm/s)条件下，制备出 的钻基复合涂层与基体结合完好，达到冶金结合的目的；在透射电镜下，观察 到了涂层的组织结构是以原位合成陶瓷颗粒为中心带动周围 Co 及 Co 合金形核、 长大的结晶方式形成：涂层的硬度(552HV)较基体(94HV)有大幅度的提高。 基于单道制备的实验结果，研究出的激光大面积制备 Co 基涂层的工艺参数为： 电流强度 175A，频率 15HZ，脉宽 3ms，扫描速度 4.0mm/min，搭接率 20- 25。实验制备出了三层具有不同成分和结构的梯度涂层，第一层与铜合金表 面形成了冶金界面，从而提高了涂层与铜合金的结合强度；第二层为第一、三 层提供过度桥梁，有一定的硬度；第三层是工作层，要具有较高的硬度；各个 涂层之间通过不改变粉末的种类而只改变各元素百分含量的方法形成了合金元 素扩散的结合界面，制备涂层中没有宏观裂纹产生；实验发现，梯度涂层的主 要组织是 -CoCrlt;,2gt;(Ni，O)4 合金相，而 Fe-Ni、Cu-Ni 以固 溶相的形式存在其中，同时原位生成了弥散分布、直径在几 nm1000nm 的(Cr- C、WC、SiC)陶瓷相，形成了第二相增强的细晶 Co 基复合组织结构涂层；梯度 涂层的各个分层中分布的陶瓷颗粒数量、密度都呈现由内到外逐渐增大的趋势， 同时发现主体硬质合金 Cr 元素的梯度变化。激光诱导原位反应制备的梯度涂层 强化符合第二相强化和细晶强化机制。Co 基合金的主要结晶方式：以原位生成 的陶瓷相为中心，带动周围 Co 基合金液体结晶，反过来结晶后的合金对陶瓷相 进行包裹，控制了陶瓷相的聚合，并使其弥散分布、颗粒细小化；涂层合金成 分中纳米 Al 粉的加入，为激光诱导原位反应制备铜合金表面抗热耐磨 Co 基梯 度涂层提供了额外能量，是成功制备复合涂层的重要因素之一；稀土氧化物 Ylt;,2gt;Olt;,3gt;的加入，有利于消除涂层中裂纹缺 陷的产生。结晶器铜合金表面激光原位制备的梯度涂层的平均显微硬度由铜合 金基体的 94HV 呈梯度递增加到了最外层的 432HV，摩擦实验表明梯度涂层的最 少磨耗量为 0.008g，证明激光原位反应制备的梯度涂层具有优良的耐磨性能。正文内容正文内容由于对钢产量和质量要求的不断提高，连铸连轧技术得到了普遍的应用。 而在钢铁生产工艺流程中，结晶器的使用寿命是所有生产单位的迫切需要提高 的问题，其表面的技术性能将直接影响到铸坯的表面质量、连铸机的拉速等生 产指标，因而研究在铜合金结晶器表面制备抗热耐磨涂层不仅具有重要的科学 意义而且具有重要的实际应用前景。 设计含有一定量纳米铝粉的 Co 基新合 金粉为涂层原材料，在 Cu-Cr 合金表面利用激光诱导原位反应制备陶瓷相增强 Co 基合金梯度涂层。应用数码金相显微镜、X 射线衍射、显微硬度仪、扫描电 镜、透射电镜和摩擦磨损实验等分析技术，对实验制备样品涂层的组织结构进 行了系统研究，结果表明：通过对合金粉末成分的实验对比，在优化了粉末成 分及单道次下激光扫描工艺参数(175A，15HZ，3ms，4.0mm/s)条件下，制备出 的钻基复合涂层与基体结合完好，达到冶金结合的目的；在透射电镜下，观察 到了涂层的组织结构是以原位合成陶瓷颗粒为中心带动周围 Co 及 Co 合金形核、 长大的结晶方式形成：涂层的硬度(552HV)较基体(94HV)有大幅度的提高。 基于单道制备的实验结果，研究出的激光大面积制备 Co 基涂层的工艺参数为： 电流强度 175A，频率 15HZ，脉宽 3ms，扫描速度 4.0mm/min，搭接率 20- 25。实验制备出了三层具有不同成分和结构的梯度涂层，第一层与铜合金表 面形成了冶金界面，从而提高了涂层与铜合金的结合强度；第二层为第一、三 层提供过度桥梁，有一定的硬度；第三层是工作层，要具有较高的硬度；各个 涂层之间通过不改变粉末的种类而只改变各元素百分含量的方法形成了合金元 素扩散的结合界面，制备涂层中没有宏观裂纹产生；实验发现，梯度涂层的主 要组织是 -CoCrlt;,2gt;(Ni，O)4 合金相，而 Fe-Ni、Cu-Ni 以固 溶相的形式存在其中，同时原位生成了弥散分布、直径在几 nm1000nm 的(Cr- C、WC、SiC)陶瓷相，形成了第二相增强的细晶 Co 基复合组织结构涂层；梯度 涂层的各个分层中分布的陶瓷颗粒数量、密度都呈现由内到外逐渐增大的趋势， 同时发现主体硬质合金 Cr 元素的梯度变化。激光诱导原位反应制备的梯度涂层 强化符合第二相强化和细晶强化机制。Co 基合金的主要结晶方式：以原位生成 的陶瓷相为中心，带动周围 Co 基合金液体结晶，反过来结晶后的合金对陶瓷相 进行包裹，控制了陶瓷相的聚合，并使其弥散分布、颗粒细小化；涂层合金成 分中纳米 Al 粉的加入，为激光诱导原位反应制备铜合金表面抗热耐磨 Co 基梯 度涂层提供了额外能量，是成功制备复合涂层的重要因素之一；稀土氧化物 Ylt;,2gt;Olt;,3gt;的加入，有利于消除涂层中裂纹缺 陷的产生。结晶器铜合金表面激光原位制备的梯度涂层的平均显微硬度由铜合 金基体的 94HV 呈梯度递增加到了最外层的 432HV，摩擦实验表明梯度涂层的最 少磨耗量为 0.008g，证明激光原位反应制备的梯度涂层具有优良的耐磨性能。 由于对钢产量和质量要求的不断提高，连铸连轧技术得到了普遍的应用。而在 钢铁生产工艺流程中，结晶器的使用寿命是所有生产单位的迫切需要提高的问 题，其表面的技术性能将直接影响到铸坯的表面质量、连铸机的拉速等生产指 标，因而研究在铜合金结晶器表面制备抗热耐磨涂层不仅具有重要的科学意义 而且具有重要的实际应用前景。 设计含有一定量纳米铝粉的 Co 基新合金粉 为涂层原材料，在 Cu-Cr 合金表面利用激光诱导原位反应制备陶瓷相增强 Co 基 合金梯度涂层。应用数码金相显微镜、X 射线衍射、显微硬度仪、扫描电镜、 透射电镜和摩擦磨损实验等分析技术，对实验制备样品涂层的组织结构进行了系统研究，结果表明：通过对合金粉末成分的实验对比，在优化了粉末成分及 单道次下激光扫描工艺参数(175A，15HZ，3ms，4.0mm/s)条件下，制备出的钻 基复合涂层与基体结合完好，达到冶金结合的目的；在透射电镜下，观察到了 涂层的组织结构是以原位合成陶瓷颗粒为中心带动周围 Co 及 Co 合金形核、长 大的结晶方式形成：涂层的硬度(552HV)较基体(94HV)有大幅度的提高。 基 于单道制备的实验结果，研究出的激光大面积制备 Co 基涂层的工艺参数为：电 流强度 175A，频率 15HZ，脉宽 3ms，扫描速度 4.0mm/min，搭接率 20- 25。实验制备出了三层具有不同成分和结构的梯度涂层，第一层与铜合金表 面形成了冶金界面，从而提高了涂层与铜合金的结合强度；第二层为第一、三 层提供过度桥梁，有一定的硬度；第三层是工作层，要具有较高的硬度；各个 涂层之间通过不改变粉末的种类而只改变各元素百分含量的方法形成了合金元 素扩散的结合界面，制备涂层中没有宏观裂纹产生；实验发现，梯度涂层的主 要组织是 -CoCrlt;,2gt;(Ni，O)4 合金相，而 Fe-Ni、Cu-Ni 以固 溶相的形式存在其中，同时原位生成了弥散分布、直径在几 nm1000nm 的(Cr- C、WC、SiC)陶瓷相，形成了第二相增强的细晶 Co 基复合组织结构涂层；梯度 涂层的各个分层中分布的陶瓷颗粒数量、密度都呈现由内到外逐渐增大的趋势， 同时发现主体硬质合金 Cr 元素的梯度变化。激光诱导原位反应制备的梯度涂层 强化符合第二相强化和细晶强化机制。Co 基合金的主要结晶方式：以原位生成 的陶瓷相为中心，带动周围 Co 基合金液体结晶，反过来结晶后的合金对陶瓷相 进行包裹，控制了陶瓷相的聚合，并使其弥散分布、颗粒细小化；涂层合金成 分中纳米 Al 粉的加入，为激光诱导原位反应制备铜合金表面抗热耐磨 Co 基梯 度涂层提供了额外能量，是成功制备复合涂层的重要因素之一；稀土氧化物 Ylt;,2gt;Olt;,3gt;的加入，有利于消除涂层中裂纹缺 陷的产生。结晶器铜合金表面激光原位制备的梯度涂层的平均显微硬度由铜合 金基体的 94HV 呈梯度递增加到了最外层的 432HV，摩擦实验表明梯度涂层的最 少磨耗量为 0.008g，证明激光原位反应制备的梯度涂层具有优良的耐磨性能。 由于对钢产量和质量要求的不断提高，连铸连轧技术得到了普遍的应用。而在 钢铁生产工艺流程中，结晶器的使用寿命是所有生产单位的迫切需要提高的问 题，其表面的技术性能将直接影响到铸坯的表面质量、连铸机的拉速等生产指 标，因而研究在铜合金结晶器表面制备抗热耐磨涂层不仅具有重要的科学意义 而且具有重要的实际应用前景。 设计含有一定量纳米铝粉的 Co 基新合金粉 为涂层原材料，在 Cu-Cr 合金表面利用激光诱导原位反应制备陶瓷相增强 Co 基 合金梯度涂层。应用数码金相显微镜、X 射线衍射、显微硬度仪、扫描电镜、 透射电镜和摩擦磨损实验等分析技术，对实验制备样品涂层的组织结构进行了 系统研究，结果表明：通过对合金粉末成分的实验对比，在优化了粉末成分及 单道次下激光扫描工艺参数(175A，15HZ，3ms，4.0mm/s)条件下，制备出的钻 基复合涂层与基体结合完好，达到冶金结合的目的；在透射电镜下，观察到了 涂层的组织结构是以原位合成陶瓷颗粒为中心带动周围 Co 及 Co 合金形核、长 大的结晶方式形成：涂层的硬度(552HV)较基体(94HV)有大幅度的提高。 基 于单道制备的实验结果，研究出的激光大面积制备 Co 基涂层的工艺参数为：电 流强度 175A，频率 15HZ，脉宽 3ms，扫描速度 4.0mm/min，搭接率 20- 25。实验制备出了三层具有不同成分和结构的梯度涂层，第一层与铜合金表 面形成了冶金界面，从而提高了涂层与铜合金的结合强度；第二层为第一、三 层提供过度桥梁，有一定的硬度；第三层是工作层，要具有较高的硬度；各个涂层之间通过不改变粉末的种类而只改变各元素百分含量的方法形成了合金元 素扩散的结合界面，制备涂层中没有宏观裂纹产生；实验发现，梯度涂层的主 要组织是 -CoCrlt;,2gt;(Ni，O)4 合金相，而 Fe-Ni、Cu-Ni 以固 溶相的形式存在其中，同时原位生成了弥散分布、直径在几 nm1000nm 的(Cr- C、WC、SiC)陶瓷相，形成了第二相增强的细晶 Co 基复合组织结构涂层；梯度 涂层的各个分层中分布的陶瓷颗粒数量、密度都呈现由内到外逐渐增大的趋势， 同时发现主体硬质合金 Cr 元素的梯度变化。激光诱导原位反应制备的梯度涂层 强化符合