激光增材制造耐蚀耐磨镍基合金涂层及其界面行为研究

基本信息
批准号:51572168
项目类别:面上项目
资助金额:64.00
负责人:李文戈
学科分类:
依托单位:上海海事大学
批准年份:2015
结题年份:2019
起止时间:2016-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:吴钱林,胡肇炜,顾彩香,尹莉,滕志伟,陈建华
关键词:
原位自生凝固组织控制界面行为陶瓷增强相激光增材制造
结项摘要

The project is based on the principle of Laser additive manufacturing to modify iron-based material, and surface modification composite materials can be applied to marine, petroleum, chemical harsh environments..According to the accumulation characteristics of the laser additive manufacturing, this project studies the thermodynamic conditions and kinetics law of in-istu synthesis multi-phase ceramic reinforced particles in overlapping and multi-layer molten pool. Carbide ceramics and boride ceramic reinforced phase have been in situ prepared and steady deposited in laser melt pool with the optimum of processing parameters and the ratio of the reaction system. The photos of the reinforced phase and microstructure were analyzed by digital image analysis technique. Combining the performance data, the relationship between the structure and properties of the composite was obtained. The rules and methods to optimize the properties of composite materials are revealed by the relationship between doping elements (B.C) and reinforced phase. The interaction of combustion synthesis reaction and solidification process cooperated by laser cladding is detailedly investigated, in order to reveal the non-equilibrium solidification behavior, the formation of phase, the rule of evolution and the interface microstructure of multiphase complicated molten substance participated by reinforced phase. The reinforcing and toughening mechanisms of composite was revealed by combined modern material analysis testing advanced technology and the experiment results of corrosion and wear, etc...The aim of the present work is to provide guidance on design, development and application of Fe-base surface composites and laser additive manufacturing special materials.

本项目基于激光增材制造原理对铁基材料进行表面改性,制备可应用于海洋、石油、化工等苛刻环境下的耐蚀耐磨复合材料。.针对激光增材制造堆积成形的技术特点,研究搭接和多层重熔时激光熔池内原位自生陶瓷增强相的热力学条件和动力学规律。通过优化激光工艺参数及反应体系配比,实现碳化物及硼化物陶瓷增强相的原位自生和涂层的稳态堆积。.项目通过熔覆层显微结构分析,结合实验性能数据,建立复合材料性能与显微组织结构之间的构效关系。通过研究掺杂元素C和B与生成增强相之间的关系,揭示复合材料性能优化的规律及方法。在研究原位合成反应与凝固过程交互作用的基础上,揭示增强相颗粒参与下多元多相复杂熔体的非平衡凝固行为、相的形成、组织演变规律及界面微观结构特征。在腐蚀、冲蚀、磨损等实验基础上,结合现代材料分析测试先进技术,揭示复合材料的强化机制。.本研究将为铁基表面复合材料及激光增材制造专用材料的设计、开发及应用提供指导。

项目摘要

本项目基于激光增材制造原理对铁基材料进行表面改性,制备可应用于海洋、石油、化工等苛刻环境下的耐蚀耐磨复合材料。针对激光增材制造堆积成形的技术特点,研究搭接和多层重熔时激光熔池内原位自生陶瓷增强相的热力学条件和动力学规律。通过优化激光工艺参数及反应体系配比,实现碳化物及硼化物陶瓷增强相的原位自生和涂层的稳态堆积。.项目如期完成了申请书的研究内容并得到以下研究成果:.1. 通过温度场、应力场等有限元数值模拟,对激光反应熔覆体系工艺参数进行了优化,优化结果在实验中得到了很好的验证,并对实验研究起到了很好的指导作用;.2. 在研究原位合成反应与凝固过程交互作用的基础上,揭示增强相颗粒参与下多元多相复杂熔体的非平衡凝固行为、相的形成、组织演变规律及界面微观结构特征;.3. 在腐蚀、冲蚀、磨损等实验基础上,结合现代材料分析测试先进技术,揭示复合材料的强化机制。.本研究将为铁基表面复合材料及激光增材制造专用材料的设计、开发及应用提供指导。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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