利用激光熔覆技术在灰铸铁零件表面制备特殊的涂层,可以显著的提高零件的表面性能。激光熔覆涂层的结合状态是影响其结合强度主要方面,进而影响熔覆涂层的应用。现有的研究大多集中在激光熔覆涂层的表面特性,而对其结合状态的研究比较少。结合区作为激光熔覆涂层与灰铸铁基体相连接的中间部分,在灰铸铁零件服役过程中往往容易萌生裂纹并扩展,导致熔覆涂层失效。本课题以激光熔覆涂层结合区的微观组织特性和某些宏观力学性能为研究目标,深入研究结合区的微观组成相及其组织缺陷、剪切强度对其结合状态的影响规律。主要研究内容如下所示。依据传热学原理和激光热作用机理,采用非线性热-结构耦合的方法,建立激光熔覆涂层的有限元模型,研究结合区在激光熔覆过程中的温度场和应力场变化。根据温度场结果研究结合区的微观组织变化机理,根据应力场结果研究结合区微裂机理和残余应力机理。进行激光熔覆实验,对结合区的组织变化机理和微裂机理的模拟分析结果做验证,并确定结合区微观组织组成,研究各相组织对微观组织强度的影响机理,得出结合状态的微观影响机理,并将微观影响因素参数化。研究现存的涂层结合强度测试方法对于激光熔覆涂层的适用性,选择合适的结合强度测试方法,根据激光熔覆涂层的特性对方法进行改进研究,对激光熔覆涂层在结合强度测量方法下的应力场进行模拟分析研究,并通过模拟结果对激光熔覆试样进行结构上的改进,探寻在结合强度测量方法下比较优越的熔覆涂层结构机制。设计制造激光熔覆涂层结合强度测量的实验夹具,根据结合强度测量过程中的夹具的应力场模拟结果确定其热处理工艺。设计激光熔覆涂层结合强度实验,探究激光熔覆涂层的结合强度的数量级,得出激光熔覆涂层结合状态的微观和宏观综合影响机制。