含镧硼铁激光熔覆层耐磨性能试验研究-机械电子工程专业论文.docxVIP

汕头大学硕士学位论文 汕头大学硕士学位论文 目录 万方数据 万方数据 目 录 第一章 绪论…………………………………………………………………………1 1.1 课题研究的背景和意义………………………………………………………1 1.2 我国稀土资源及应用现状……………………………………………………1 1.3 稀土在激光熔覆中的应用现状及发展趋势…………………………………5 1.4 本课题研究内容………………………………………………………………9 第二章 激 光 熔 覆 技 术 及 熔 覆 层 组 分 设 计……………………………………10 2.1 激光熔覆技术及其特点…………………………………………………… 10 2.2 激光熔覆层质量与工艺参数选择………………………………………… 12 2.3 激光熔覆试验……………………………………………………………… 14 2.4 本章结论…………………………………………………………………… 16 第三章 镧硼铁激光熔覆层磨损性能试验研究……………………………17 3.1 试验设备及性能…………………………………………………………… 17 3.2 镧硼铁激光熔覆层磨损性能试验研究…………………………………… 19 3.3 本章结论…………………………………………………………………… 25 第四章 镧对硼铁激光熔覆层改性机理分析……………………………… 26 4.1 稀土镧对熔覆层耐磨性能影响分析……………………………………… 26 4.2 熔覆层表面分析与讨论…………………………………………………… 27 4.3 稀土镧对硼铁熔覆层耐磨性能影响机理分析…………………………… 31 第五章 工作总结与研究展望………………………………………………… 38 5.1 工作总结…………………………………………………………………… 38 III 5.2 研究展望……………………………………………………………………39 参考文献………………………………………………………………………………40 致谢 ……………………………………………………………………………………44 硕士期间所发表的论文……………………………………………………………45 IV 汕头大学硕士学位论文第一章 汕头大学硕士学位论文 第一章 绪论 PAGE 1万方数据 PAGE 1 万方数据 第一章 绪 论 1.1 课题研究的背景和意义 稀土是世界上公认的战略元素和高技术元素，广泛应用于冶金、电子、农业、化 工和医学等行业，在金属表面改性领域也发挥着重要作用，日益受到人们的重视。大 量的研究表明，稀土对金属和合金有优良的改性作用，能显著提高其表面性能，延长 使用寿命。有效的稀土-金属改性方法可以节约材料与能源，获得显著的经济效益和社 会效益[1-16] 。 渗硼、渗碳、渗氮或复合渗 (硼、氮、碳) 是重要的传统金属表面改性处理方法， 以提高金属表面硬度、耐磨性和耐腐蚀性为目的，其中以渗硼技术应用最广泛。硼化 物具有高硬度和高耐磨性[17] ，被广泛应用于金属摩擦副表面改性以提高摩擦副耐磨 性能，提高机件使用寿命。普通渗硼工艺存在渗层过薄,处理时间较长及处理温度偏高， 工件变形大等缺点，且渗层由 Fe2B 和 FeB 脆硬相组成，在使用过程中往往因这两种 物质的热膨胀系数不一样而导致渗硼层剥落。虽然有学些者对渗硼工艺进行了改进和 完善，如采用钾盐盐渗硼法,膏剂渗硼法及稀土渗硼[18-30] 等方法，在一定程度上增加 了渗层厚度，缩短了处理时间，减少了 FeB 相的生成，但仍难以从根本上解决问题， 渗硼工艺的实际应用受到制约。 为克服传统渗硼工艺存在的问题，本课题利用激光作用及稀土元素对金属和合金 优良的改性作用，在 45#钢基体表面上获得含镧硼铁激光熔覆改性层。试验研究了熔 覆层的耐磨性能及镧对硼铁熔覆层耐磨性能的影响，并分析了镧对熔覆层的改性机理， 本论文的工作具有一定的工程意义和理论价值。 1.2 我国稀土资源概况及应用现状 1.2.1 稀土元素概况 稀土元素(rare earths)位于第六周期第三ⅢA 族，是镧系元素—镧(La)、铈(Ce)、 镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、 铥(Tm)、钇(Yb)、镥(Lu)，以及与镧系的 15 个元素密切相关的两个元素—钪(Sc)和钇 (Y)共 17 种元素的总称。按物理化学性质的微小差异及分离工艺，将稀土元素分组， 如表 1-1。 表 1-1 稀土元素的分组 镧 铈 镨 钕 钷 钐 铕 钆 铽 镝 钬 铒 铥 钇 镥 La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Y Er