【摘 要】
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20Cr13不锈钢具有良好的性能,主要用于制造需要同时承受高应力负荷与耐弱腐蚀性环境的零部件。由于这类零部件的特殊工况,极易发生磨损和腐蚀失效,造成大量经济损失。激光熔覆作为一项绿色再制造技术,具备高效、快速、灵活、环保等优势,被广泛应用于损伤零部件的表面修复。本文在国家自然科学基金面上项目（51775071）、重庆市技术创新与应用示范（产业类重点研发）项目（cstc2018jszx-cyzd X
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目“基于反演再设计的机床装备再制造可靠性增长问题研究”,项目编号:51775071； 重庆市技术创新与应用示范（产业类重点研发）项目“泵类设备核心零部件增材再制造关键技术研发与应用示范”,项目编号:cstc2018jszx-cyzdX0113； 重庆市教委科学技术研究计划青年项目“高端装备复杂曲面零部件激光增
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20Cr13不锈钢具有良好的性能,主要用于制造需要同时承受高应力负荷与耐弱腐蚀性环境的零部件。由于这类零部件的特殊工况,极易发生磨损和腐蚀失效,造成大量经济损失。激光熔覆作为一项绿色再制造技术,具备高效、快速、灵活、环保等优势,被广泛应用于损伤零部件的表面修复。本文在国家自然科学基金面上项目（51775071）、重庆市技术创新与应用示范（产业类重点研发）项目（cstc2018jszx-cyzd X0113）等支持下,利用激光熔覆技术在20Cr13不锈钢表面制备15-5PH合金涂层,围绕激光熔覆工艺与熔覆层组织及性能展开研究。首先,以20Cr13不锈钢为基体,15-5PH合金粉末为熔覆材料,开展单道激光熔覆三因素五水平全因子实验,分析激光功率、扫描速度、送粉速度等工艺参数对熔覆层几何质量特征的影响;针对灰狼算法优化后的BP神经网络相比于三元二次多项式模型、BP神经网络具有更好的预测精度与泛化能力,形成一种基于GWOBPNN的熔覆层几何质量特征预测方法,建立激光熔覆工艺参数对熔覆层高度、宽度、稀释率和熔池深度等几何质量特征的最佳回归预测模型。其次,为了改善20Cr13不锈钢单道激光熔覆15-5PH合金粉末涂层的成形质量,利用层次分析法建立涵盖熔覆层高度、宽度、稀释率和熔池深度等指标的综合评价度指标体系,利用遗传算法进行求解,获得最佳工艺参数组合;针对20Cr13不锈钢多道激光熔覆15-5PH合金粉末的搭接率选择与优化问题,以获得多道熔覆层的最佳表面平整度为目标,建立多道熔覆层的平顶重叠搭接模型,优化搭接率;开展验证实验,以证明工艺参数优化后的熔覆层达到预期的成形质量要求。最后,利用金相分析、X射线衍射、X射线能谱、显微硬度、摩擦磨损、电化学腐蚀等手段对20Cr13不锈钢基体与15-5PH熔覆层的微观组织、元素分布、显微硬度分布、摩擦磨损形式、耐腐蚀性进行分析,验证20Cr13不锈钢表面激光熔覆15-5PH合金涂层性能得到提升。
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