（毕业设计论文）《制备高硬度Cu基非晶合金涂层》.docVIP

PAGE 说 明 书 摘 要 一种利用激光表面处理制备高硬度Cu基非晶合金涂层的方法。该方法利用180 W低功率Nd:YAG脉冲激光在Cu基合金表面形成约120 ~230 μm厚度的非晶层，表面无裂纹，涂层与基体结合良好，并且非晶涂层的厚度可以通过调节激光工艺参数进行控制。在整个工艺过程中，利用CNC2000数控软件进行操作，可以实现大面积激光扫描，生产效率高，并且气氛保护以及冷却系统方便简单，成本较低。 摘 要 附 图 权 利 要 求 书 1、一种制备Cu基非晶合金涂层的方法，其特征在于步骤如下： 第一步：Cu-Zr-Ti合金的制备 选择纯度为99.9%的Cu、Zr、Ti元素为原料，按原子百分比 CuxZryTiz且x＋y＋z=100，其中， 50≤x≤65，5≤y≤45，5≤z≤40，配料，将配好的原料放置于真空电弧炉内，抽真空度至1—5×10-3Pa，充入压力为0.04—0.06MPa 氩气保护气体；调节电流200~250A，熔炼4—5遍后随炉冷却取出即制得均匀的Cu-Zr-Ti合金； 第二步：样品的制备 将制备好的合金切割成15mm×10mm×2mm的样品，用砂纸、丙酮对 表面进行处理，以增加材料表面对激光的吸收率； 第三步：激光处理 将样品放置在激光器工作台的铜模上，调整激光器的保护气喷嘴至与样品表面成30°角，并且与激光光束同轴，从而防止在激光处理过程中样品发生氧化，激光器的工艺的参数为：激光器工作电压V为100~250 V，频率f为8~14 Hz，脉冲宽度为1~3 ms，激光扫描速度为400~1200 mm/min，光斑尺寸1 mm；通过调节激光器的工艺参数，在样品表面在样品横断面出现明显的分层结构：Cu基非晶层、过渡区和基体，从而形成Cu基非晶层。 2、根据权利要求1所述的一种制备Cu基非晶合金涂层的方法，其特征在于：所述的Cu基非晶层的厚度为120 μm~230 μm 。 3、根据权利要求1所述的一种制备非晶合金涂层的方法，其特征在于：Cu基非晶合金涂层的显微硬度高达800 Hv。 4、根据权利要求1所述的一种制备非晶合金涂层的方法，其特征在于：所述过渡层的显微硬度为945 Hv。 5、根据权利要求1所述的一种制备非晶合金涂层的方法，其特征在于： 所述的激光器为Nd:YAG脉冲激光器，其额定功率为180 W。 6、根据权利要求1所述的一种制备非晶合金涂层的方法，其特征在于： 所述的激光器工作台的移动通过电脑控制激光扫描区域的形状，从而实现三维自动操作。 说 明 书 一种利用激光表面处理制备高硬度Cu基非晶合金涂层的方法 技术领域 本发明涉及一种非晶合金的制备方法，更特别的说，是指一种利用低功率Nd:YAG脉冲激光制备高硬度Cu-Zr-Ti非晶合金涂层的方法。 背景技术 非晶合金具有不同于晶态合金的新型的合金成分和原子构成，并兼有一般金属和玻璃的特性，使得它在物理、化学及机械性能上表现出一系列优异的特性，如很高的耐腐蚀性、抗磨性、较好的强度和韧性、理想的磁学性能等，是一种理想的涂层材料。 随着非晶合金制备方法及理论研究的不断发展，非晶材料已由实验室阶段迈入了工业应用阶段（如我国冶金部钢铁研究总院己能稳定生产100mm宽的铁基非晶带材）。美日等发达国家非晶合金的生产己进入大批量、商业化的阶段，在某些领域的应用已逐步得到研究，如作为机械结构材料、光学精密材料、电极材料、体育用品材料、软磁材料等。随着科学技术和现代化工业技术的发展，人们对材料性能的要求越来越高。与晶态涂层相比，非晶涂层一般具有较高的显微硬度，优异的耐磨性能和耐蚀性能，以及很好的催化活性和优异的词学性能。正是由于其优异的物理和化学性能，研究和制备非晶涂层材料成为材料科学与工程领域的一个重要分支，引起了人们的广泛关注。 常见的非晶合金涂层的制备方法主要有物理气相沉积法（PVD）、溅射法、辉光放电、离子注入和电化学沉积法等，这些技术在一定程度上促进了非晶涂层的发展，但又存在一定的局限性。例如，物理气相沉积法仅能得到薄的沉积膜，而且沉积速度比较慢，效率低；电化学沉积的非晶薄膜成分不易精确控制，重复性差，理论研究与工业生产之间存在差距，经验依赖性强，并且电解废液环境污染严重、处理工序复杂。 发明内容 本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种利用激光表面处理制备高硬度Cu基非晶合金涂层的方法，该方法 本发明采取的技术方案是：一种制备非晶合金涂层的方法，步骤如下：第一步：Cu-Zr-Ti合金的制备 选择纯度为99.9%的Cu、Zr、Ti元素为原料，按原子百分比 CuxZryTiz且x＋y＋z=100，其中， 50≤x≤65，5≤y≤45，5≤z≤40，配料