Ni60 খাদ পাউডার ছিল লেজার পরিহিত 42CrMo ইস্পাত প্লেটে নিকেল-ভিত্তিক যৌগিক আবরণ প্রস্তুত করতে, এবং পৃষ্ঠের আকারবিদ্যা, মাইক্রোস্ট্রাকচার, ফেজ, ভিকারের কঠোরতা, পরিধানের প্রতিরোধ এবং শিয়ার শক্তি ক্ল্যাডিং স্তর বিশ্লেষণ করা হয়েছিল। একই সময়ে, সংগঠনের উপর লেজার শক্তি এবং স্ক্যানিং গতির ব্যাপক প্রভাব এবং লেজার ক্ল্যাডিং স্তরের ঘর্ষণ এবং পরিধানের বৈশিষ্ট্যগুলি বিশ্লেষণ করা হয়েছিল। ফলাফলগুলি দেখায় যে প্রতিটি Ni60 ক্ল্যাডিং স্তরের ফেজ প্রকারগুলি বিভিন্ন নির্দিষ্ট শক্তির অধীনে সামঞ্জস্যপূর্ণ। যখন নির্দিষ্ট শক্তি খুব বেশি বা খুব কম হয়, তখন ক্ল্যাডিং স্তরের পৃষ্ঠটি বড় স্প্ল্যাশ বা অ্যাবলেশন তৈরি করবে; এর মাইক্রোহার্ডনেস সাবস্ট্রেটের তুলনায় প্রায় 1.4~1.96 গুণ বেশি, এবং নির্দিষ্ট শক্তি হ্রাসের সাথে এর কঠোরতা ধীরে ধীরে বৃদ্ধি পায়, যখন নির্দিষ্ট শক্তি হ্রাসের সাথে ঘর্ষণ সহগ এবং পরিধানের পরিমাণ ধীরে ধীরে হ্রাস পায়; ক্ল্যাডিং স্তরের একটি উচ্চ শিয়ার শক্তি রয়েছে, যা 225~ 259 MPa এ পৌঁছাতে পারে; যখন নির্দিষ্ট শক্তি 4.8 kJ/cm2 হয়, তখন ক্ল্যাডিং লেয়ারের পৃষ্ঠে ছোট ছোট স্প্ল্যাশ থাকে, ফিশ স্কেল প্যাটার্নটি ঘনিষ্ঠভাবে সাজানো থাকে এবং পুরুত্ব সমান হয়, এবং সংগঠনটি ঘন হয়, যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলি চমৎকার, এবং ক্ল্যাডিং স্তর এবং সাবস্ট্রেট ভাল ধাতব বন্ধন অর্জন করেছে.

42CrMo ইস্পাত উচ্চ শক্তি এবং উচ্চ দৃঢ়তা সহ এক ধরনের ইস্পাত। এটি প্রায়শই ধাতুবিদ্যা, খনির, মহাকাশ এবং অন্যান্য ক্ষেত্রে ব্যবহৃত হয়, যেমন প্লাঞ্জার পাম্প সিলিন্ডার উপাদান। প্লাঞ্জার পাম্প হাইড্রোলিক সিস্টেমের একটি অপরিহার্য অংশ, যেখানে প্লাঞ্জার হল প্লাঞ্জার পাম্পের মূল উপাদান। তরল শুধুমাত্র প্লাঞ্জার এবং সিলিন্ডারের পারস্পরিক আন্দোলনের মাধ্যমে পরিবহন করা যেতে পারে। প্লাঞ্জার এবং সিলিন্ডারের মধ্যে চলাচলের প্রকৃতির কারণে, এই ক্রমাগত উচ্চ-তীব্রতার কাজটি প্লাঞ্জার পাম্পের পরিষেবা জীবনকে ব্যাপকভাবে হ্রাস করে এবং এটি প্রায়শই পৃষ্ঠ পরিধানের কারণে ব্যর্থ হয়। যদি রক্ষণাবেক্ষণের সময় অংশগুলি সরাসরি প্রতিস্থাপন করা হয়, তবে এটির অনেক খরচ হবে এবং কম খরচের অনুকরণীয় অংশগুলির ব্যবহার প্লাঞ্জার পাম্প ব্যবহারে আরও লুকানো বিপদ নিয়ে আসবে। লেজার ক্ল্যাডিং একটি উদীয়মান প্রযুক্তি যা ওয়ার্কপিসের পৃষ্ঠকে দ্রুত এবং দক্ষতার সাথে মেরামত করতে তাপের উত্স হিসাবে উচ্চ-শক্তি লেজার ব্যবহার করে। উপযুক্ত খাদ পাউডার দিয়ে ওয়ার্কপিসের পৃষ্ঠকে ক্ল্যাডিং পৃষ্ঠের পরিধান প্রতিরোধের, জারা প্রতিরোধের এবং অন্যান্য বৈশিষ্ট্যগুলিকে উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত করতে পারে। রাসায়নিক প্রলেপ এবং বাষ্প জমার মতো পৃষ্ঠ চিকিত্সা প্রযুক্তিগুলির সাথে তুলনা করে, লেজার ক্ল্যাডিং-এর এমন সুবিধা রয়েছে যা অন্যান্য প্রযুক্তিগুলির সাথে প্রতিস্থাপন করা কঠিন, যেমন উচ্চ শক্তির ঘনত্ব, নিম্ন তরল হার, দ্রুত শীতল করার হার এবং ছোট তাপ-আক্রান্ত অঞ্চল। লি এট আল। একটি স্টিলের প্লেটে 30% SiC এবং 70% Ni-ভিত্তিক অ্যালয়ের মিশ্রণটি আবৃত করার জন্য লেজার ক্ল্যাডিং ব্যবহার করা হয়েছে, ক্ল্যাডিংয়ের মাইক্রোস্ট্রাকচার এবং শুষ্ক স্লাইডিং পরিধানের আচরণ অধ্যয়ন করেছে এবং দেখতে পেয়েছে যে এর ঘর্ষণ সহগ এবং পরিধানের হার উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস পেয়েছে, এবং ইস্পাত স্তর পৃষ্ঠ ভাল পরিধান প্রতিরোধের প্রাপ্ত. Ni60 অ্যালয় পাউডার হল একটি নিকেল-ভিত্তিক স্ব-ফ্লাক্সিং অ্যালয় পাউডার যা Ni, Cr, B, এবং Si এর সাথে সমানভাবে মিশ্রিত হয়। খাদটির বেশ কয়েকটি সুবিধা রয়েছে যেমন ভাল পরিধান প্রতিরোধের, জারা প্রতিরোধের, উচ্চ তাপমাত্রা প্রতিরোধের, উচ্চ কঠোরতা এবং অক্সিডেশন প্রতিরোধের, এবং এটি পৃষ্ঠকে শক্তিশালীকরণ প্রযুক্তিতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। 42CrMo স্টিলের পৃষ্ঠের স্তরটিকে লেজার ক্ল্যাডিং Ni60 দ্বারা মেরামত এবং শক্তিশালী করা যেতে পারে, যা নিকেল-ভিত্তিক অ্যালয়গুলির সুবিধাগুলিকে সম্পূর্ণ প্লে দেয় এবং ইস্পাতের পৃষ্ঠের বৈশিষ্ট্যগুলিকে উন্নত করে। ক্ল্যাডিং প্রক্রিয়ার প্রক্রিয়া প্যারামিটারগুলি সরাসরি ক্ল্যাডিং স্তরের মাইক্রোস্ট্রাকচার এবং যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলিকে প্রভাবিত করবে, তাই প্রক্রিয়ার পরামিতিগুলি অন্বেষণ করা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। হুয়াং এট আল। গ্রাফিন ন্যানোশিট (এনজি) ধারণকারী Ni3Al-ভিত্তিক কম্পোজিটগুলির মাইক্রোস্ট্রাকচার এবং ঘর্ষণ বৈশিষ্ট্যের উপর স্ক্যানিং গতির প্রভাব অধ্যয়ন করেছে। ফলাফলগুলি দেখায় যে 450 মিমি/সেকেন্ডের স্ক্যানিং গতিতে সংশ্লেষিত এনজি নমুনাগুলির একটি ঘন এবং সূক্ষ্ম মাইক্রোস্ট্রাকচার রয়েছে, সেইসাথে একটি উচ্চতর আপেক্ষিক ঘনত্ব (98.6%), একটি নিম্ন ঘর্ষণ সহগ (0.23) এবং পরিধানের হার (5.5× 10-6 mm3/ (N·m)। স্ক্যানিং গতি অপ্টিমাইজ করা কার্যকরভাবে পৃষ্ঠের কঠোরতা এবং NG এর আপেক্ষিক ঘনত্বের পাশাপাশি ঘর্ষণ কার্যক্ষমতা নিয়ন্ত্রণ করতে পারে। কোব্রিন এট আল। লেজারের শক্তি এবং পাশ্বর্ীয় গতির প্রভাব অধ্যয়ন করে মাইক্রোস্ট্রাকচার, পোরোসিটি এবং লেজারের জমাকৃত Ti-6Al-4V এর স্ট্যাকিং উচ্চতা, এবং দেখা গেছে যে কলামার স্ফটিকগুলির প্রস্থ শীতল হওয়ার হার বৃদ্ধির সাথে হ্রাস পেয়েছে এবং পার্শ্বীয় ক্রমবর্ধমান বৃদ্ধির সাথে সাথে অমিশ্রিত এবং ছিদ্রতা হ্রাস পেয়েছে। গতি এবং শক্তি স্তর। কিউ এট আল। Invar36 নমুনার microstructure এবং বৈশিষ্ট্য অধ্যয়ন নির্বাচনীভাবে লেজার গলিত. ফলাফলগুলি দেখায় যে যখন লেজারের গতি v 53.33 মিমি/মিনিটের কম ছিল, তখন পোরোসিটি কম ছিল (0.5% এর কম); v>53.33 মিমি/মিনিট যখন ছিদ্র উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পায়। উপরে উল্লিখিত পরামিতিগুলি ছাড়াও, ক্ল্যাডিং স্তরে প্রিসেট স্তরের বেধ, স্পট ব্যাস এবং পালস প্রস্থের মতো কারণগুলির প্রভাবও অধ্যয়ন করা হয়। এছাড়াও, বিভিন্ন পরামিতিগুলির ব্যাপক প্রভাবগুলিও অধ্যয়ন করা হয়, যেমন লেজার নির্দিষ্ট শক্তি (E), যা লেজার শক্তি, স্ক্যানিং গতি এবং স্পট ব্যাস দ্বারা নিয়ন্ত্রিত একটি ব্যাপক প্রভাবক উপাদান এবং লেজার ক্ল্যাডিং প্রক্রিয়ার একটি গুরুত্বপূর্ণ মূল্যায়ন সূচক।

Ni60 আবরণ 42CrMo স্টিলের পৃষ্ঠে Ni60 অ্যালয় পাউডার ব্যবহার করে প্রস্তুত করা হয়েছিল। লেজার শক্তি এবং স্ক্যানিং গতি সামঞ্জস্য করে নির্দিষ্ট শক্তি নিয়ন্ত্রণ করা হয়েছিল। উচ্চ-মানের ক্ল্যাডিং স্তর পাওয়ার জন্য ক্ল্যাডিং স্তরের গঠনের গুণমান, মাইক্রোস্ট্রাকচার, মাইক্রোহার্ডনেস, শিয়ার শক্তি এবং পরিধান প্রতিরোধের উপর নির্দিষ্ট শক্তির প্রভাব বিশ্লেষণ করা হয়েছিল।

1 পরীক্ষামূলক উপকরণ এবং পদ্ধতি

1.1 পরীক্ষামূলক উপকরণ
পরীক্ষামূলক সাবস্ট্রেট উপাদান হল 42CrMo অ্যালয় স্ট্রাকচারাল স্টিল যার আকার 150 মিমি × 100 মিমি × 10 মিমি। পরীক্ষার আগে, মেটালোগ্রাফিক স্যান্ডপেপার দিয়ে পৃষ্ঠটি মসৃণ পালিশ করা হয়েছিল এবং তারপরে পৃষ্ঠের অমেধ্য অপসারণের জন্য অ্যাসিটোন এবং অ্যালকোহল ব্যবহার করা হয়েছিল। ক্ল্যাডিং পাউডারটি প্রায় 60 জালের আকারের সাথে গোলাকার Ni300 ছিল। এর মাইক্রোস্ট্রাকচার চিত্র 1 এ দেখানো হয়েছে, এবং এর রাসায়নিক গঠন সারণী 1 এ দেখানো হয়েছে।

1.2 পরীক্ষামূলক পদ্ধতি
এই পরীক্ষাটি প্রি-সেটিং পাউডার পদ্ধতি গ্রহণ করেছে। খাদ পাউডার এবং অ্যালকোহল একটি মর্টারে সমানভাবে মিশ্রিত করা হয়েছিল। যখন মিশ্রণটি সান্দ্র ছিল, তখন এটি একটি পাউডার স্প্রেডার ব্যবহার করে সাবস্ট্রেটের পৃষ্ঠে ছড়িয়ে দেওয়া হয়েছিল এবং 120 ঘন্টার জন্য 0.5 ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রায় প্রিহিটিং করার জন্য একটি শুকানোর ওভেনে রাখা হয়েছিল। LWS-1000 Nd:YAG লেজারটি 12 এল/মিনিট গ্যাস প্রবাহের হার সহ একটি আর্গন বায়ুমণ্ডলে লেজার ক্ল্যাডিংয়ের জন্য ব্যবহৃত হয়েছিল। ক্ল্যাডিং প্রক্রিয়ার পরিকল্পিত চিত্রটি চিত্র 2 এ দেখানো হয়েছে।

নির্দিষ্ট শক্তি E হল লেজার ক্ল্যাডিং প্রক্রিয়ার একটি গুরুত্বপূর্ণ সূচক, যা নিম্নলিখিত সূত্র দ্বারা গণনা করা যেতে পারে: E = P/v * D (1)।

কোথায়: E——নির্দিষ্ট শক্তি, kJ/c㎡;

P——লেজার পাওয়ার, W;

v——স্ক্যানিং গতি, মিমি/সেকেন্ড;

D——স্পটের ব্যাস, মিমি।

বিভিন্ন নির্দিষ্ট শক্তির অধীনে নমুনাগুলিকে L1~L6 নম্বর দেওয়া হয়েছিল এবং নির্দিষ্ট লেজার প্রক্রিয়াগুলি সারণি 2 এ দেখানো হয়েছে।

ক্ল্যাডিংয়ের পরে, বৈদ্যুতিক স্পার্ক ওয়্যার কাটিং ব্যবহার করে নমুনাগুলিকে স্ক্যান করার দিক থেকে লম্বভাবে কাটা হয়েছিল, এবং নমুনাগুলিকে গ্রাউন্ড এবং পালিশ করা হয়েছিল, এবং মেটালোগ্রাফিক নমুনাগুলি 33% ভর শতাংশ সহ অ্যাকোয়া রেজিয়া দিয়ে খোদাই করা হয়েছিল, এবং মাইক্রোস্ট্রাকচার এবং যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলি অধ্যয়ন করা হয়েছিল। X'Pert PRO MPD এক্স-রে ডিফ্র্যাক্টোমিটারটি ক্ল্যাডিং স্তরের ফেজ বিশ্লেষণ করতে ব্যবহৃত হয়েছিল, রেগুলুস 8230 স্ক্যানিং ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপটি ক্ল্যাডিং স্তরের মাইক্রোস্ট্রাকচার পর্যবেক্ষণ করতে ব্যবহৃত হয়েছিল, VTD401 ডিজিটাল মাইক্রো-ভিকারস হার্ডনেস টেস্টারটি পরিমাপ করতে ব্যবহৃত হয়েছিল। বন্টন আইন খুঁজে বের করতে ক্ল্যাডিং স্তরের কঠোরতা এবং AGS-X ইলেকট্রনিক সার্বজনীন নমুনাগুলির শিয়ার পরীক্ষা করতে টেস্টিং মেশিন ব্যবহার করা হয়েছিল। ঘর্ষণ এবং পরিধান পরীক্ষাটি একটি MMW-1A সর্বজনীন ঘর্ষণ এবং পরিধান পরীক্ষক ব্যবহার করে করা হয়েছিল। নমুনার আকার ছিল একটি Φ4.8mm×12mm সিলিন্ডার। তাপ চিকিত্সার পরে নাকাল রিং উপাদান ছিল 45 ইস্পাত. কক্ষ তাপমাত্রায় পরীক্ষার গতি ছিল 100 r/min, লোড ছিল 20 N, এবং পরীক্ষার সময় ছিল 30 মিনিট।

2 পরীক্ষামূলক ফলাফল এবং আলোচনা

2.1 আবরণের ম্যাক্রোস্কোপিক রূপবিদ্যা
চিত্র 3 স্টেরিও মাইক্রোস্কোপের অধীনে বিভিন্ন নির্দিষ্ট শক্তি সহ লেজার ক্ল্যাডিং স্তরগুলির পৃষ্ঠের রূপবিদ্যা দেখায়। চিত্র 1-এ L6 থেকে L3 পর্যন্ত দেখা যায় যে বিভিন্ন নির্দিষ্ট শক্তির অধীনে প্রাপ্ত আবরণগুলি লেজারের ক্রিয়াকলাপের অধীনে একটি শক্তভাবে সাজানো মাছের স্কেল আকারবিদ্যা দেখায় এবং আর্গনের সুরক্ষার অধীনে একটি সুস্পষ্ট ধাতব দীপ্তি রয়েছে। যখন নির্দিষ্ট শক্তি ছোট হয় (L1, L2), প্রতি ইউনিট এলাকায় বিকিরণ শক্তি কম হয়, এবং কিছু পাউডার স্প্ল্যাশ তৈরি করতে সময়মতো গলতে ব্যর্থ হয়। লেজার নির্দিষ্ট শক্তি (L3, L4) বৃদ্ধির সাথে, বিকিরণ শক্তি মাঝারি হয়, স্প্ল্যাশগুলি হ্রাস পায় এবং মাছের আঁশগুলির মধ্যে সংযোগটি আলগা থেকে কম্প্যাক্ট হয়ে যায় এবং পুরুত্ব সমান হয়। যখন নির্দিষ্ট শক্তি 5.6 kJ/cm2 (L5) এ বৃদ্ধি পায়, তখন কিছু পোড়া এবং স্প্ল্যাশ পৃষ্ঠে দেখা যায়, মাছের স্কেল প্যাটার্ন ধীরে ধীরে অসম হয়ে যায় এবং গঠনের গুণমান হ্রাস পায়। এর কারণ হল নির্দিষ্ট শক্তি বৃদ্ধির সাথে, প্রতি ইউনিট এলাকায় প্রাপ্ত বিকিরণ শক্তিশালী হয়ে ওঠে, যখন লেজারের পাউডারের শোষণের হার প্রায় অপরিবর্তিত থাকে, যা লেজার এবং পাউডারের মধ্যে বল বৃদ্ধি করে এবং সহজেই স্প্ল্যাশ সৃষ্টি করে, যা পৃষ্ঠের আকারবিদ্যাকে প্রভাবিত করে। . উপরন্তু, যখন নির্দিষ্ট শক্তি বড় হয়, ইউনিট এলাকা খুব বেশি শক্তি গ্রহণ করে, যা পাউডারের বিলুপ্তি এবং অক্সিডেশনের দিকে পরিচালিত করে।

2.2 ফেজ কম্পোজিশন এবং মাইক্রোস্ট্রাকচার
চিত্র 4 তিনটি লেজার নির্দিষ্ট শক্তি (L1, L4, এবং L6) সহ ক্ল্যাডিং স্তরগুলির এক্স-রে বিচ্ছুরণ প্যাটার্ন দেখায়। চিত্র 4 এ দেখানো হয়েছে, যখন লেজারের নির্দিষ্ট শক্তি 4.35 kJ/c㎡, 5.40 kJ/c㎡ এবং 5.80 kJ/c㎡ হয়, তখন ক্ল্যাডিং স্তরের প্রধান পর্যায়গুলি হল (Fe, Ni), Austenite এবং FeNi3, এবং বিবর্তন শিখরের তীব্রতা বেশি। নির্দিষ্ট শক্তি বাড়ার সাথে সাথে প্রতি ইউনিট এলাকায় বিকিরণ শক্তি বৃদ্ধি পায়, আবরণের স্ফটিকতা তদনুসারে বৃদ্ধি পায় এবং বিচ্ছুরণের সর্বোচ্চ তীব্রতা ধীরে ধীরে বৃদ্ধি পায়। এটা দেখা যায় যে শিখরের তীব্রতা L1 থেকে L4 পর্যন্ত উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পায় (নির্দিষ্ট শক্তি 4.35 kJ/c㎡ থেকে 5.40 kJ/c㎡ পর্যন্ত বৃদ্ধি পায়)। দুটির এক্স-রে ডিফ্র্যাকশন পিক ক্ষেত্রগুলির তুলনা করে, এটি বিচার করা যেতে পারে যে L4-এ L1 এর চেয়ে বেশি (Fe, Ni) এবং অন্যান্য পর্যায় রয়েছে, যখন নির্দিষ্ট শক্তি L4 থেকে L6 তে পরিবর্তিত হয় (নির্দিষ্ট শক্তি 5.40 kJ/c থেকে বৃদ্ধি পায়। ㎡ থেকে 5.8 kJ/c㎡) এবং সংশ্লিষ্ট বিচ্ছুরণের শিখর তীব্রতার পরিবর্তন তুলনামূলকভাবে ছোট।

চিত্র 5 বিভিন্ন নির্দিষ্ট শক্তির অধীনে ক্ল্যাডিং স্তরের মাইক্রোস্ট্রাকচার দেখায়। পুরো ক্ল্যাডিং স্তরে কোন ছিদ্র নেই, ফাটল নেই এবং একটি ঘন কাঠামো নেই। সাংগঠনিক রূপবিদ্যা অনুসারে, এটি সাধারণত তিনটি অঞ্চলে বিভক্ত করা যেতে পারে: উচ্চ, মধ্য এবং নিম্ন। ফলাফলগুলি দেখায় যে বিভিন্ন লেজার নির্দিষ্ট শক্তির অধীনে ক্ল্যাডিং স্তরের মাইক্রোস্ট্রাকচার মূলত প্যারেনকাইমা, ডেনড্রাইট এবং কলামার স্ফটিক (L1~L6) দ্বারা গঠিত। লেজার ক্ল্যাডিংয়ের দ্রুত দৃঢ়করণ বৈশিষ্ট্যের কারণে, সেকেন্ডারি ডেনড্রাইটগুলি বৃদ্ধি করা কঠিন, তাই বেশিরভাগ ডেনড্রাইট ছোট প্রাথমিক ডেনড্রাইট। বিপরীতে, লেজারের নির্দিষ্ট শক্তি যত বেশি হবে, এর মাইক্রোস্ট্রাকচার তত জটিল। L1 ক্ল্যাডিং-এ, নির্দিষ্ট শক্তি ছোট, প্রতি ইউনিট এলাকায় শোষিত শক্তি কম, এবং গলিত পুলের দৃঢ়ীকরণের গতি দ্রুত, যাতে শস্যগুলি বৃদ্ধির সময় পাওয়ার আগেই শক্ত হয়ে যায়, সূক্ষ্ম প্যারেনকাইমা দানা তৈরি করে (L1) ক্ল্যাডিং এর মধ্যে যখন নির্দিষ্ট শক্তি 4.35 kJ/c㎡ (L1) থেকে 4.64 kJ/c㎡ (L2) এবং 4.80 kJ/c㎡ (L3) পর্যন্ত বৃদ্ধি পায়, তখন শোষিত শক্তি বৃদ্ধি পায় এবং মধ্যবর্তী এলাকায় আংশিক ক্ল্যাডিং স্ফটিকগুলি L2 আবরণটি ছোট রডগুলিতে প্রসারিত হয়, স্তম্ভাকার দানার দিকে ঝুঁকে থাকে এবং ছোট রড-আকৃতির L3 এর নীচের অংশের দানাগুলি সরু কলামার দানায় রূপান্তরিত হয়, যা উল্লম্ব আইসোথার্ম বরাবর অগ্রাধিকারমূলকভাবে বৃদ্ধি পায়। লক্ষ্মণনের খাদ দৃঢ়ীকরণ তত্ত্ব অনুসারে, এই সময়ে সূত্রটি হল GL/R＜ΔT0/2DL (2)
কোথায়: ইন্টারফেসের সামনে তরল পর্যায়ের GL——তাপমাত্রার গ্রেডিয়েন্ট, ℃;
আর——সলিডিফিকেশন রেট, মিমি/ঘন্টা;
T0——কঠিন-তরল ইন্টারফেস তাপমাত্রা পার্থক্য, ℃;
DL——তরল পর্যায়ে দ্রবণীয় প্রসারণ সহগ;
সাধারণত, ΔT0 এবং DL সংকর ধাতু ধ্রুবক। যদি GL অপরিবর্তিত হিসাবে বিবেচিত হয়, যখন R কম্পোনেন্ট সুপারকুলিংয়ের সমালোচনামূলক দৃঢ়ীকরণ হারের চেয়ে বেশি হয় (Rc≈1.9 μm/s) 2 গুণের কাছাকাছি, প্যারেনকাইমা ধীরে ধীরে ডেনড্রাইটে রূপান্তরিত হয়, এবং কিছু ডেনড্রাইটের মধ্যে ফাঁকে দেখা যায়। L4 এর মধ্যবর্তী এলাকায় কলামার স্ফটিক। নির্দিষ্ট শক্তি বৃদ্ধির সাথে সাথে কলামার স্ফটিকগুলি ধীরে ধীরে স্থিতিশীল বৃদ্ধির পর্যায়ে প্রবেশ করে এবং মাঝখানে প্রচুর সংখ্যক কলামার স্ফটিক দেখা যায়। যখন বৃদ্ধির হার সমালোচনামূলক দৃঢ়ীকরণ হার Rc-এর 20 গুণের বেশি হয়, তখন এটি স্থিতিশীল বৃদ্ধির পর্যায়ে ভেঙ্গে যায় এবং কিছু ছোট গৌণ বাহু (L6) ধীরে ধীরে কলামার স্ফটিকের উভয় পাশে উপস্থিত হয়।

2.3 কঠোরতা বিতরণ এবং ঘর্ষণ এবং পরিধান কর্মক্ষমতা
চিত্র 6 বিভিন্ন নির্দিষ্ট শক্তির অধীনে সাবস্ট্রেটে ক্ল্যাডিং স্তরের কঠোরতা বিতরণ দেখায়। কঠোরতা ক্ল্যাডিং স্তরের পৃষ্ঠ থেকে স্ক্যানিং দিক পর্যন্ত লম্বভাবে বিন্দু বিন্দু পরিমাপ করা হয়। 50 μm ব্যবধানে অনুভূমিকভাবে পাঁচটি বিন্দু পরিমাপ করা হয় এবং গড় মানটিকে এই গভীরতায় গড় কঠোরতা হিসাবে নেওয়া হয়। ফলাফলগুলি দেখায় যে L50 থেকে L1 পর্যন্ত ক্ল্যাডিং স্তরের পৃষ্ঠ থেকে 6 μm এ গড় কঠোরতা হল 380.2HV0.1, 364.5HV0.1, 358.1HV0.1, 350.4HV0.1, 350.3HV0.1 এবং 348.1। .0.1, যথাক্রমে। যখন নির্দিষ্ট শক্তি 4.35 kJ/cm2 (L1) হয় তখন পৃষ্ঠের কঠোরতা সর্বোচ্চ হয়। 42CrMo ম্যাট্রিক্স (গড় কঠোরতা 210HV0.1) এর সাথে তুলনা করে, Ni60 ক্ল্যাডিং স্তর উচ্চতর মাইক্রোহার্ডনেস প্রদর্শন করে, যা ম্যাট্রিক্সের কঠোরতার প্রায় 1.4~ 1.96 গুণ, এবং মাইক্রোহার্ডনেস বন্টন আইন একই রকম, অর্থাৎ, ক্ল্যাডিং লেয়ার এরিয়ার কঠোরতা। উচ্চ এবং ম্যাট্রিক্সের কঠোরতা ধীরে ধীরে হ্রাস পায়। ক্ল্যাডিং স্তরের উচ্চতর কঠোরতা প্রধানত (Fe, Ni) এর কঠিন দ্রবণ শক্তিশালীকরণের সম্মিলিত প্রভাব, ক্ল্যাডিং স্তরে ইন-সিটু জেনারেটেড ফেজ FeNi3-এর বিচ্ছুরণ শক্তিশালীকরণ এবং সূক্ষ্ম দানা শক্তিশালীকরণের জন্য দায়ী। লেজার ক্ল্যাডিংয়ের দ্রুত গরম এবং শীতলকরণ। এটি চিত্র 6-এর বক্ররেখা থেকে দেখা যায় যে নির্দিষ্ট শক্তি বৃদ্ধির সাথে, ক্ল্যাডিং স্তরের কঠোরতা ধীরে ধীরে হ্রাস পায়। একই সময়ে, যেমন উপরে আলোচনা করা হয়েছে, নির্দিষ্ট শক্তি বৃদ্ধির সাথে, ক্ল্যাডিং স্ফটিক কাঠামো ধীরে ধীরে কলামার স্ফটিক এবং ডেনড্রাইটে রূপান্তরিত হয় এবং কলামার স্ফটিক বৃদ্ধি এর মাইক্রোহার্ডনেস হ্রাস করে। তাদের মধ্যে, L3 এবং L5 গলিত পুলের গতিশীল আচরণের কিছু পার্থক্য রয়েছে। মধ্যম কাঠামোগত রূপান্তর অঞ্চলের কঠোরতা পৃষ্ঠের তুলনায় বেশি। এটি এই নির্দিষ্ট শক্তির অধীনে গলিত পুলের সম্পূর্ণ তাপ পরিবাহনের কারণে। L1~L3 এর আবরণের গড় মাইক্রোহার্ডনেস L4~L6 এর চেয়ে বেশি। অন্যদিকে, নির্দিষ্ট শক্তির বৃদ্ধি প্রতি ইউনিট এলাকায় বিকিরণ শক্তিকে উচ্চতর করে তোলে, ক্ল্যাডিং স্তরের তরলীকরণ হার বৃদ্ধি পায় এবং মূল উপাদানের আরও Fe উপাদান গলিত পুলে প্রবেশ করে, যা আবরণের সামগ্রিক কঠোরতা হ্রাস করে। লেজার ক্ল্যাডিংয়ের দ্রুত দৃঢ়করণ বৈশিষ্ট্য দ্বারা প্রভাবিত, ক্ল্যাডিং স্তরের মধ্যম এবং নিম্ন অঞ্চলের গঠনটি সবচেয়ে জটিল। যখন নির্দিষ্ট শক্তি বৃদ্ধি পায়, তখন দেখা যায় যে কলামার স্ফটিক এবং ডেনড্রাইটগুলি ক্ল্যাডিং স্ফটিকগুলির সাথে বৃদ্ধি পায় এবং ছেদ করে, ফলে আবরণ এলাকার কঠোরতায় জটিল পরিবর্তন হয়, যা চিত্র 6-এ আবরণের কঠোরতার ওঠানামা বন্টনের সাথে মিলে যায়।

চিত্র 7 বিভিন্ন নির্দিষ্ট শক্তির অধীনে Ni60 ক্ল্যাডিং স্তরের ঘর্ষণ সহগ-সময় বক্ররেখা দেখায়। এটি দেখা যায় যে ঘর্ষণ সহগ L1~L6 ঘর্ষণের প্রাথমিক পর্যায়ে দ্রুত বৃদ্ধি পায় এবং প্রায় 100 সেকেন্ডে একটি স্থিতিশীল ঘর্ষণ পর্যায়ে পৌঁছায়। যখন নির্দিষ্ট শক্তি 4.35 kJ/c㎡ (L1), ক্ল্যাডিং স্তরের গড় ঘর্ষণ সহগ হয় প্রায় 0.29, এবং যখন নির্দিষ্ট শক্তি 5.8 kJ/c㎡ (L6), গড় ঘর্ষণ সহগ হয় প্রায় 1.3। বিভিন্ন নির্দিষ্ট শক্তির অধীনে ক্ল্যাডিং স্তরগুলির তুলনা করলে, এটি পাওয়া যায় যে নির্দিষ্ট শক্তির হ্রাসের সাথে ক্ল্যাডিংয়ের গড় ঘর্ষণ সহগ হ্রাস পায় এবং সামগ্রিক পরিবর্তনের প্রবণতা মূলত নির্দিষ্ট শক্তির সাথে মাইক্রোহার্ডনেসের পরিবর্তনের প্রবণতার সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ। আর্চার্ডের আইন অনুসারে, ক্ল্যাডিং লেয়ারের পরিধান প্রতিরোধ ক্ষমতা এর মাইক্রোহার্ডনেসের সাথে ইতিবাচকভাবে সম্পর্কযুক্ত। নির্দিষ্ট শক্তি বৃদ্ধির সাথে, ক্ল্যাডিং স্তরের তরলীকরণ হার বৃদ্ধি পায়, ক্ল্যাডিং স্তরে প্রচুর পরিমাণে Fe উপাদান প্রবাহিত হয় এবং হার্ড ফেজের বিষয়বস্তু হ্রাস পায়, যার ফলে ক্ল্যাডিং স্তরের কঠোরতা হ্রাস পায়। একই সময়ে, মাইক্রোস্ট্রাকচারের মোটা হওয়াও কঠোরতার উপর বিরূপ প্রভাব ফেলে। এটি আবরণ উপাদানের আনুগত্যকে তুলনামূলকভাবে বৃদ্ধি করে, এবং ঘর্ষণের সময় পৃষ্ঠে প্লাস্টিকের বিকৃতি এবং ঘর্ষণ পণ্যগুলির স্থানান্তর ঘটে, যা গ্রাইন্ডিং রিং এবং ঘর্ষণ সহগের মধ্যে ঘর্ষণ প্রতিরোধকে বাড়িয়ে তোলে। চিত্র 60-এ Ni1 ক্ল্যাডিং লেয়ার (L6~L8) পরিধানের পরিমাণের তুলনা থেকে, এটি দেখা যায় যে বিভিন্ন নির্দিষ্ট শক্তির জন্য ক্ল্যাডিং স্তরের পরিধানের পরিমাণ ভিন্ন। পরিধানের পরিমাণ 0.8 মিলিগ্রাম যখন নির্দিষ্ট শক্তি 4.35 kJ/c㎡ (L1) হয় এবং পরিধানের পরিমাণ হয় 1.9 mg যখন নির্দিষ্ট শক্তি 5.8 kJ/c㎡ (L6) হয়। L1~L6 থেকে, নির্দিষ্ট শক্তি বাড়ার সাথে সাথে আবরণের কঠোরতা হ্রাস পায়, ঘর্ষণ ইন্টারফেসে উত্পন্ন ঘর্ষণ পণ্যগুলি বৃদ্ধি পায় এবং পরিধানের পরিমাণ ধীরে ধীরে বৃদ্ধি পায়। Ni60 আবরণের ঘর্ষণ এবং পরিধান পৃষ্ঠ SEM দ্বারা চিহ্নিত করা হয়েছিল। চিত্র 9-এ দেখানো হয়েছে, L1~L6 আবরণের পৃষ্ঠে বিভিন্ন ক্ষতি দেখা দিয়েছে, যার মধ্যে furrows, ক্ষয়কারী কণা এবং আংশিকভাবে খোসা ছাড়ানো আঠালো। L1 (4.35 kJ/c㎡), ক্ল্যাডিং স্তরের পরিধান পৃষ্ঠে অগভীর এবং সরু furrows দেখা যায়। এই সময়ে, ক্ল্যাডিং স্তরের উচ্চ কঠোরতা এবং সর্বোত্তম পরিধান প্রতিরোধ ক্ষমতা রয়েছে, যা বিভিন্ন নির্দিষ্ট শক্তির অধীনে ক্ল্যাডিং স্তরের ঘর্ষণ সহগ এবং পরিধানের পরিমাণের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ। একই সময়ে, কিছু বিক্ষিপ্ত ঘষিয়া তুলিয়া ফেলিতে সক্ষম কণা ক্ল্যাডিং স্তরের পৃষ্ঠে দেখা যায়। এগুলি হল শক্ত কণা যা ঘর্ষণ প্রক্রিয়ার সময় পড়ে যায়, যা নির্দেশ করে যে ক্ল্যাডিং স্তরে ঘষিয়া তুলিয়া ফেলিতে সক্ষম পরিধান ঘটেছে। যখন নির্দিষ্ট শক্তি বৃদ্ধি পায় (L2~L4), পৃষ্ঠ থেকে পতিত ঘষিয়া তুলিয়া ফেলিতে সক্ষম কণার সংখ্যা ধীরে ধীরে বৃদ্ধি পায় এবং অল্প পরিমাণে পিলিং ঘটে (L3)। পৃষ্ঠের কঠোরতা হ্রাসের সাথে সাথে ঘর্ষণ পৃষ্ঠটি আরও পরিধান করা হয়, ঘর্ষণ পণ্যগুলি বৃদ্ধি পায় এবং শিয়ার ফোর্সের ক্রিয়ায় একটি নির্দিষ্ট বেধ স্থানান্তর ফিল্ম গঠিত হয় এবং পৃষ্ঠের সাথে লেগে থাকে। যখন নির্দিষ্ট শক্তি 5.6 kJ/cm2 (L5~L6) এর চেয়ে বেশি হয়, তখন একটি পরিষ্কার স্থানান্তর ফিল্ম উচ্চ বিবর্ধনের অধীনে পরিধানের পৃষ্ঠের সাথে সংযুক্ত দেখা যায় এবং পরিধানের পরিমাণ 1.9 মিলিগ্রাম পর্যন্ত পৌঁছায়। বিভিন্ন নির্দিষ্ট শক্তির অধীনে ঘর্ষণ ইন্টারফেসের রূপবিদ্যার উপর ভিত্তি করে, এটি দেখা যায় যে শুষ্ক ঘর্ষণ পরিধানের পরিস্থিতিতে ক্ল্যাডিং স্তরের প্রধান পরিধান আচরণ হল ঘষিয়া তুলিয়া ফেলিতে সক্ষম পরিধান এবং আঠালো পরিধানের সমন্বয়ে একটি যৌগিক পরিধান।

2.4 ক্ল্যাডিং স্তরের শিয়ার শক্তি
চিত্র 10 লেজার ক্ল্যাডিংয়ের বিভিন্ন নির্দিষ্ট শক্তির অধীনে Ni60 ক্ল্যাডিং স্তরের শিয়ার ফোর্স-টাইম বক্ররেখা দেখায়। চিত্র থেকে দেখা যায় যে ক্ল্যাডিং লেয়ার এবং সাবস্ট্রেট বন্ডিং ইন্টারফেস বিভিন্ন নির্দিষ্ট শক্তির সাথে সর্বাধিক লোড সহ্য করতে পারে
2500 N, এবং এর শিয়ার শক্তি 225~259 MPa এ পৌঁছতে পারে, যা নির্দেশ করে যে Ni60 ক্ল্যাডিং স্তর এবং 42CrMo সাবস্ট্রেট ভাল ধাতব বন্ধন অর্জন করেছে। যখন নির্দিষ্ট শক্তি 4.35 kJ/cm2 (L1), শিয়ার শক্তি 234 MPa হয়, যখন এটি 4.46 kJ/cm2 (L2), তখন এটি হয় 259 MPa। এর পরে, নির্দিষ্ট শক্তি বৃদ্ধির সাথে, শিয়ার শক্তি 230 MPa এর কাছাকাছি সামান্য ওঠানামা করে। বিভিন্ন নির্দিষ্ট শক্তির অধীনে প্রতি ইউনিট এলাকায় বিকিরণ শক্তির পার্থক্যের কারণে, একদিকে, ক্ল্যাডিং স্তরের বিভিন্ন তরলীকরণ হার রয়েছে, যা ফিউশন লাইনের কাছাকাছি খাদ উপাদানগুলির বিতরণকে প্রভাবিত করে এবং অন্যদিকে, এটি একটি জটিলতা রয়েছে। মাইক্রোস্ট্রাকচার ক্ল্যাডিং লেয়ার এবং সাবস্ট্রেটের শিয়ার শক্তির উপর দুটির ব্যাপক প্রভাব রয়েছে।

3 উপসংহার

(1) Ni60 ক্ল্যাডিং স্তরের ফেজ প্রকারগুলি বিভিন্ন নির্দিষ্ট শক্তির অধীনে সামঞ্জস্যপূর্ণ, যা পৃষ্ঠ গঠনের গুণমান এবং কাঠামোর বন্টনের উপর দুর্দান্ত প্রভাব ফেলে। যখন নির্দিষ্ট শক্তি খুব বেশি বা খুব কম হয়, তখন পৃষ্ঠটি বড় ছিটা বা পোড়া তৈরি করবে। নির্দিষ্ট শক্তি বৃদ্ধির সাথে, ক্ল্যাডিং স্তরের গঠন একটি নির্দিষ্ট পরিমাণে মোটা হয়ে যায় এবং সূক্ষ্ম পার্সেল ক্রিস্টাল থেকে কলামার স্ফটিকের পরিবর্তন হয়; যখন নির্দিষ্ট শক্তি 4.8 kJ/c㎡ হয়, ক্ল্যাডিং স্তরের পৃষ্ঠে ছোট স্প্যাটার থাকে, মাছের স্কেল প্যাটার্নটি ঘনিষ্ঠভাবে সাজানো হয় এবং পুরুত্ব অভিন্ন হয়, গঠনটি ঘন এবং ত্রুটিমুক্ত হয় এবং ভাল ধাতব বন্ধন অর্জিত হয়।
(2) লেজার ক্ল্যাডিং Ni60 আবরণের পরে, ক্ল্যাডিং স্তরের মাইক্রোহার্ডনেস সাবস্ট্রেটের তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত হয়, যা সাবস্ট্রেটের কঠোরতার প্রায় 1.4~1.96 গুণ। ক্ল্যাডিং স্তরে, (Fe, Ni) সলিড দ্রবণ শক্তিশালীকরণের সম্মিলিত প্রভাব, হার্ড ফেজ FeNi3 বিচ্ছুরণ শক্তিশালীকরণ এবং ক্ল্যাডিং স্তরের সূক্ষ্ম দানা শক্তিশালীকরণের মধ্যে-সিটু গঠন ক্ল্যাডিং স্তরটিকে উচ্চতর মাইক্রোহার্ডনেস করে তোলে। নির্দিষ্ট শক্তি হ্রাসের সাথে সাথে এর কঠোরতার মান ধীরে ধীরে বৃদ্ধি পায়। একই সময়ে, ক্ল্যাডিং কাঠামোর নির্দিষ্ট শক্তি এবং বন্টন আইন দ্বারা প্রভাবিত, এর কঠোরতা ধীরে ধীরে ক্ল্যাডিং স্তর থেকে স্তরে হ্রাস পায়।
(3) বিভিন্ন নির্দিষ্ট শক্তির অধীনে ক্ল্যাডিং স্তরের মাইক্রোহার্ডনেস পরিবর্তনের আইনের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ, নির্দিষ্ট শক্তি হ্রাসের সাথে সাথে ক্ল্যাডিং স্তরের ঘর্ষণ সহগ এবং সংশ্লিষ্ট পরিধানের পরিমাণ হ্রাস পাবে। যখন নির্দিষ্ট শক্তি 5.8 kJ/c㎡ থেকে 4.35 kJ/c㎡ এ হ্রাস পায়, তখন এর ঘর্ষণ সহগ 1.3 থেকে 0.29 পর্যন্ত হ্রাস পায় এবং পরিধানের পরিমাণ 1.9 মিলিগ্রাম থেকে 0.8 মিলিগ্রামে হ্রাস পায়; শুষ্ক ঘর্ষণ পরিধান অবস্থার অধীনে, cladding স্তর প্রধান পরিধান আচরণ ঘষিয়া তুলিয়া ফেলিতে সক্ষম পরিধান এবং আঠালো পরিধান সমন্বয় একটি যৌগিক পরিধান ফর্ম.
(4) লেজার ক্ল্যাডিং Ni60 আবরণ ভাল শিয়ার প্রতিরোধের আছে, যা 225~259 MPa পৌঁছতে পারে। ক্ল্যাডিং লেয়ার এবং সাবস্ট্রেট ভাল ধাতব বন্ধন অর্জন করে, এবং নির্দিষ্ট শক্তি শিয়ার শক্তিতে সামান্য প্রভাব ফেলে। ক্ল্যাডিং স্তরের গঠন, মাইক্রোস্ট্রাকচার এবং যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যের উপর নির্দিষ্ট শক্তির প্রভাব বিবেচনা করে, এটি দেখা যায় যে ক্ল্যাডিং স্তরের কার্যক্ষমতা আরও ভাল থাকে যখন নির্দিষ্ট শক্তি 4.8 kJ/c㎡ হয়।