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316L不锈钢激光增材再制造工艺、性能及机理研究

2020-12-08阅读(742)

316L不锈钢激光增材再制造工艺、性能及机理研究

论文摘要

由于核电领域工作环境恶劣,零件损坏率高。为延长零件服役时间,降低损耗,对核电领域主要用材的再制造研究是确保其安全、长久运行的首要任务。基于此,本文对带有缺口的316L不锈钢板进行了激光增材再制造,研究了激光增材工艺参数的优化及再制造修复件的组织及综合力学性能,并且讨论了两种常用工业不锈钢粉末对修复件性能的影响。论文主要研究工作如下:（1）采用激光增材再制造技术在20 mm厚的316L不锈钢板上修复梯形槽,基于正交实验设计,进行实验工艺优化研究,分析了修复件截面形貌。得出在优化工艺参数下,基体与修复区呈现良好的冶金结合。（2）测试分析了两种常用工业不锈钢粉末对修复试样的显微组织和物相组成的影响。结果表明,粉末的化学成分（金属元素的含量差异）对试样的显微组织、物相组成以及力学性能有重要的影响。采用1号不锈钢粉末（Fe-0.15C-11.8Cr-0.15Mn-0.2Ni-0.031P-0.56Si-0.05S（wt.%））修复得到的试样有着均匀的柱状晶形貌,主要组成相为富Cr马氏体。采用2号不锈钢粉末（Fe-0.09C-17.05Cr-1.2Mn-11.28Ni-0.019P-0.46Si-0.09S（wt.%））再制造而成的试样有着大量的细小的等轴晶及少量的柱状晶,且其主要组成物相为铁素体以及奥氏体。（3）测试了两种粉末修复试样的力学性能（显微硬度、抗拉性能、弯曲性能、低温冲击性能）。结果表明,由于固溶强化效应,由1号316L不锈钢粉末再制造而成的试样的平均硬度高于由2号316L不锈钢修补后的试样的平均硬度。但是,在力学性能方面,激光增材再制造2号不锈钢粉末修补而成的试样具有更良好的力学性能。（4）分析了修复件的耐腐蚀性能（自腐蚀电压、自腐蚀电流、腐蚀速率、腐蚀机制）,结果表明,由2号不锈钢粉末再制造而成的试样具有更好的耐腐蚀性。总之,316L不锈钢粉末中的合金元素对激光增材再制造的修复件的耐腐蚀性能有着较大的影响。因此,研究激光增材再制造技术修复材料时,需对修复粉末的元素进行严格的控制。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  •   1.1 选题背景与课题来源
  •   1.2 激光增材制造技术
  •     1.2.1 激光增材制造原理与优势
  •     1.2.2 激光增材制造技术的发展
  •   1.3 激光增材制造技术在再制造领域的研究现状
  •   1.4 本论文的研究内容与研究意义
  •   1.5 论文组织结构
  • 第二章 316L不锈钢激光增材再制造实验
  •   2.1 实验材料与实验设备
  •     2.1.1 激光增材制造实验材料
  •     2.1.2 激光增材再制造实验设备
  •   2.2 实验方法
  •     2.2.1 实验总体规划
  •     2.2.2 316 L激光增材再制造实验过程
  •   2.3 组织、力学性能测试
  •     2.3.1 显微组织和物相分析
  •     2.3.2 硬度测试
  •     2.3.3 室温拉伸实验
  •     2.3.4 室温弯曲实验
  •     2.3.5 低温冲击实验
  •   2.4 电化学腐蚀实验测试
  •     2.4.1 制备电极、配置溶液
  •     2.4.2 电化学腐蚀实验
  • 第三章 激光增材再制造316L的工艺参数优化及组织分析
  •   3.1 316 L激光增材再制造的参数优化过程
  •   3.2 两种常用工业316L粉末对修复件组织、物相的影响
  •     3.2.1 激光增材再制造修复件的宏观形貌对比与分析
  •     3.2.2 激光增材再制造修复件的显微组织对比与分析
  •     3.2.3 激光增材再制造修复件的物相对比与分析
  •   3.3 本章小结
  • 第四章 激光增材再制造316L的力学性能
  •   4.1 两种常用工业316L粉末对修复件的硬度的影响
  •   4.2 两种常用工业316L粉末对修复件的室温拉伸性能的影响
  •     4.2.1 激光增材再制造修复件拉伸性能的对比与分析
  •     4.2.2 激光增材再制造修复件的断口扫描电镜的对比与分析
  •   4.3 两种常用工业316L粉末对修复件的室温弯曲性能的影响
  •   4.4 两种常用工业316L粉末对修复件的低温冲击性能的影响
  •     4.4.1 激光增材再制造修复件低温冲击性能的对比与分析
  •     4.4.2 激光增材再制造修复件冲击断口扫描电镜的对比与分析
  •   4.5 本章小结
  • 第五章 激光增材再制造316L的耐腐蚀性能
  •   5.1 316 L不锈钢基材电化学腐蚀曲线分析
  •   5.2 修复区中垂直于与平行于扫描方向的耐腐蚀性能差异
  •     5.2.1 1 号316L粉末修复区的对比与分析
  •     5.2.2 2 号316L粉末修复区的对比与分析
  •   5.3 两种常用工业316L不锈钢粉末对修复区耐蚀性的影响
  •   5.4 本章小结
  • 第六章 总结与展望
  •   6.1 总结
  •   6.2 展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 作者简介

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 沈旭婷

    导师: 孙桂芳

    关键词: 激光增材制造,合金元素含量,不锈钢,显微组织,力学性能

    来源: 东南大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,工程科技Ⅱ辑,信息科技

    专业: 物理学,金属学及金属工艺,核科学技术,电力工业,无线电电子学

    单位: 东南大学

    分类号: TG665;TN249;TM623

    DOI: 10.27014/d.cnki.gdnau.2019.001853

    总页数: 64

    文件大小: 7445K

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