研究目的
通过混合设计评估配比对残余应力的影响,以优化激光熔覆WC(Co, Ni)涂层的残余应力。
研究成果
优化后的特殊四次模型能准确预测残余应力,其中WC占57%、Ni占39%、Co占4%的最佳配比产生的残余应力最低(37.92兆帕),并降低了开裂倾向。除WC/Co组合外,三元混合物的残余应力普遍高于二元混合物。
研究不足
该研究聚焦于特定粉末粒径与激光参数;这些因素的变化可能会影响结果。模型的准确性可能仅限于所测试的混合范围,而其能否扩展应用于工业场景还需进一步验证。
1:实验设计与方法选择:
采用单纯形-重心混料设计结合响应面法研究三组分混合物(WC、Co、Ni)对残余应力的影响,使用降阶特殊四次模型拟合数据。
2:样品选择与数据来源:
将粒径125至300微米的WC、Co和Ni粉末按不同比例混合后熔覆于40Cr钢基体,残余应力数据通过X射线衍射获取。
3:实验设备与材料清单:
设备包括IPG YLS-3000光纤激光器、六轴机器人、送粉器(HUST III)、扫描电镜(日立S-2600H)及XRD衍射仪(Proto iXRD);材料为WC、Co、Ni粉末及40Cr钢。
4:实验流程与操作步骤:
粉末同轴送入激光诱导熔池,制备试样后经腐蚀处理,通过SEM和XRD分析微观组织及残余应力。
5:数据分析方法:
采用SPSS20软件进行回归分析与响应面法,使用降阶特殊四次模型预测。
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fiber laser
YLS-3000
IPG
Used for laser cladding to melt and fuse the powder mixtures onto the substrate.
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scanning electron microscope
S-2600H
Hitachi
Examines the morphologies, crack morphology, and element distribution in the coatings.
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powder feeder
HUST III
Feeds the WC, Co, and Ni powders coaxially into the laser-induced melt pool.
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XRD diffractometer
Proto iXRD
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Estimates residual stress at the bead centerline using the sin2ψ method.
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software
SPSS20
SPSS
Analyzes residual stress data and supports regression, experimental design, and response surface methodology.
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