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激光去除Q345表面污染物工艺及性能研究
| 论文题名： | 激光去除Q345表面污染物工艺及性能研究 |
| 关键词： | 激光清洗;扫描速度;工艺参数;Q345钢;表面污染物 |
| 摘要： | 材料在长期服役过程中表面会产生污物，为提高其使用寿命，需及时清理材料表面污物，如锈蚀、漆层及漆锈复合层等。为此，本文开展了Q345钢表面锈层、漆层及漆锈复合层的激光清洗研究，通过改变激光功率、频率、速度等工艺参数，并借助体式显微镜、扫描电子显微镜、能谱分析仪、激光共聚焦和电化学工作站、维氏硬度计等分析测试手段，探明其对材料表面形貌、元素分布、粗糙度以及耐蚀性和硬度的影响规律。具体结果如下： 前期探索除锈、除漆工艺探索过程中，较高的激光功率对除漆除锈效果均有提高，200W功率下激光除锈、除漆效果较好。扫描速度对清洗效果影响较大，较低的扫描速度能增强激光作用效果，可以用化学元素分布与含量来进一步判断清洗质量。 激光清洗锈层结果表明，当扫描速度小于1000mm/s时，激光对基体损伤较大；当扫描速度达到5000mm/s时，部分锈蚀仍残留于材料表面；当扫描速度为3000mm/s时，清洗效果较好且基体不会受到损伤。随着扫描速度从1000mm/s增加到6000mm/s，清洗后Q345钢表面的Fe含量呈现先增加再降低的趋势，而O含量则是先降低再升高。当扫描速度为3000mm/s时，Q345钢表面清洗后Fe元素含量达到峰值约为90%，O元素含量达到谷值约为7%，Fe与O的化合物较少，且材料表面粗糙度Ra≈6.9μm亦较低。另外，经过激光清洗后Q345钢表面的电化学腐蚀性能皆有所提高。 激光清洗漆层结果表明，扫描速度与清洗速度共同影响着清洗质量。当扫描速度为1500mm/s，清洗速度为7mm/s时，清洗后材料表面相对平坦，残留漆层较少。另外，材料表面上的Fe和C元素含量分别达到89％和9％。通过三维形貌观察，粗糙度最低为0.5μm。在500mm/s和1000mm/s两个扫描速度下进行激光清洗之后，材料表面出现一层细晶粒层。细晶粒层最大硬度大于400HV，约为基体金属的两倍。 激光清洗漆锈复合层结果表明，当其他参数一定时，激光功率提高，Fe元素含量上升，C、O元素含量降低，材料表面的熔化效果较明显。当激光功率为200W时，残余污染物较少，但粗糙度较高为23.4μm。脉冲频率增加，可提高光斑作用效果，当脉冲频率为100kHz时，清洗后的材料表面Fe元素含量达到92%，粗糙度也较小仅有2.4μm，清洗质量较好。脉冲频率的提高有利于漆锈复合层的剥离，提升清洗质量。 |
| 作者： | 李鑫炎 |
| 专业： | 材料工程 |
| 导师： | 雷玉成 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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