TiC颗粒增强铁基激光熔覆层制备工艺及性能的研究的开题报告.docx

TiC颗粒增强铁基激光熔覆层制备工艺及性能的研究的开题报告
一、研究背景及选题意义
激光熔覆技术是一种以高能量密度激光束为热源，在材料表面产生瞬时、局部、极高温度的热源，使材料表面熔融并与基底材料相融合的表面改性技术。针对不同的应用需求，研究者们设法在熔覆层中添加一些弥补金属材料自身不足，并提升材料性能的微观颗粒或纤维增强相，使其在应力、磨损、腐蚀和耐热等方面具有更显著的优势。
本选题中，我们以TiC颗粒为增强相，使用激光熔覆技术将其添加到铁基合金熔覆层中，旨在制备一种新型高性能铁基复合材料熔覆层，并探究其性能。
二、研究内容及研究方向
2.1研究内容：
根据选题意义，本选题的研究内容围绕以下几个方面展开：
1、TiC颗粒铁基复合材料的制备：
选用具有良好可加工性和力学性能的铁基合金作为母体材料，通过添加不同比例的TiC颗粒、采用激光熔覆技术等手段制备TiC颗粒增强铁基激光熔覆层。
2、TiC颗粒增强铁基激光熔覆层的微观结构观察：
制备好铁基激光熔覆层后，采用光学显微镜等手段进行微观结构观察，探究TiC颗粒在铁基合金中的分布规律、尺寸分布、晶粒大小等。
3、TiC颗粒增强铁基激光熔覆层的机械性能测试：
对制备好的TiC颗粒增强铁基激光熔覆层进行硬度测试、弹性模量测试、拉伸性能测试、磨损性能测试等机械性能测试，探究其机械性能是否具有提升。
4、TiC颗粒增强铁基激光熔覆层的耐腐蚀性测试：
对制备好的TiC颗粒增强铁基激光熔覆层进行盐雾腐蚀、酸碱腐蚀等耐腐蚀性测试，评估其耐腐蚀性能。
2.2研究方向：
在上述研究内容的基础上，我们以以下两个方向为研究重点：
1、TiC颗粒增强比例的研究：
本选题将使用不同比例的TiC颗粒，制备出多种TiC颗粒增强铁基激光熔覆层样品。我们将对这些样品进行材料学性能测试，并探究TiC颗粒的添加量对铁基激光熔覆层性能的影响规律。
2、TiC颗粒增强铁基激光熔覆层的组织转变：
制备好的TiC颗粒增强铁基激光熔覆层明显表现出不同于母体铁基材料性质，其组织结构、晶粒大小、尺寸分布等都发生了变化。我们将探究TiC颗粒增强铁基激光熔覆层的组织转变规律。
三、研究计划及技术路线
3.1研究计划
1、前期调研、文献阅读、理论学习（3周）
2、母体材料选择、试样制备等前期实验准备（2周）
3、TiC颗粒增强铁基激光熔覆层制备和性能测试（12周）
4、组织结构测试及数据分析（4周）
5、论文撰写及成果汇报（5周）
3.2技术路线
1、母体材料的选择
本选题中，我们选择国内广泛使用的40Cr钢作为母体材料，经过冷拔、冷镦等一系列加工工艺后用于制备铁基激光熔覆层。
2、TiC颗粒的选择与制备
选用普通工业级的TiC颗粒，并通过机械合金化、化学合成等方法将其制备成更适合添加到铁基激光熔覆层中的形态。
3、激光熔覆工艺参数的优化
采用LBM激光粉末熔覆成型设备进行激光熔覆，调整不同的激光功率、扫描速度等参数，制备出TiC颗粒增强铁基激光熔覆层样品。
4、性能测试及组织结构观测
制备好的TiC颗粒增强铁基激光熔覆层样品，将进行硬度测试、弹性模量测试、拉伸性能测试、磨损性能测试、盐雾腐蚀、酸碱腐蚀等多项测试，探究其性能及耐腐蚀性等。同时，借助光学显微镜、扫描电镜等现代材料分析技术，对其组织结构、晶粒与TiC颗粒尺寸分布、分布规律等进行深入观察和分析。
四、预期成果及意义
本选题的预期成果包括：
1、成功制备出TiC颗粒增强铁基激光熔覆层，并优化了制备工艺参数；
2、TiC颗粒增强铁基激光熔覆层的机械性能和耐腐蚀性更具突出表现；
3、探究TiC颗粒性质、含量对铁基激光熔覆层性能的影响规律；
4、系统性地研究了TiC颗粒增强铁基激光熔覆层的组织结构变化规律。
本选题的意义在于，可以为制备高性能TiC颗粒增强铁基复合材料熔覆层提供理论和实验依据；为开发新型铁基复合材料提供新思路；为提升铁基熔覆层在航空、能源等领域的应用价值奠定基础。