超声辅助对激光熔覆Al2O3-ZrO2陶瓷涂层力学性能的影响

摘要：

目的 探究超声辅助对钛合金表面激光熔覆Al2O3-ZrO2陶瓷涂层力学性能的影响.方法 使用COMSOL Multiphysics仿真软件,探究熔覆工件中有无超声作用下流场的变化,并将超声波直接引入熔池微区,研究超声辅助对Al2O3-ZrO2陶瓷涂层截面形貌、微观组织、元素分布、显微硬度和摩擦磨损性能的影响.结果 仿真结果表明,无超声时熔池横截面涡流大小呈对称状,流速较为缓慢,超声辅助下熔池截面的声速大小瞬时变化,熔池内流体的流速提高.实验结果表明,超声辅助下,熔覆层的截面形貌发生了一些变化,但抑制了熔覆层裂纹的产生.熔覆层晶粒尺寸细化,尤其是当激光功率为1700 W时,晶粒尺寸最小且相对更加致密;熔覆层内元素分布更加均匀,且界面效应降低.熔覆层的力学性能提高,激光功率为1700 W时,熔覆层平均显微硬度值为979.4HV0.2,相同激光功率下,超声辅助的熔覆层具有更大的平均显微硬度值.超声辅助下熔覆层的摩擦系数和波动幅值都较小,激光功率为1700 W时的摩擦系数最小(约为0.329)且波动较为平稳.结论 超声波直接引入熔池微区可以有效提高熔池的流动性,同时细化了晶粒,均匀化了元素分布,提高了熔覆层的力学性能.

关键词：超声辅助、激光熔覆、Al2O3-ZrO2陶瓷、微观组织、显微硬度、力学性能

所属期刊栏目：49

分类号：TG174.44(金属学与热处理)

资助基金：山东省自然科学基金面上项目;山东省重点研发计划公益性科技攻关类;山东省自然科学基金-培养;山东省重点研发计划

在线出版日期：2020-12-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：309-319