TC4钛合金表面激光熔覆TiC复合涂层组织和耐磨性能

采用HL-5000型横流CO2 激光加工机,在TC4钛合金表面制备了表面平整、细密、消除了裂纹与孔隙的TiC复合涂层.通过SEM、EDAX、XRD、HXD-1000TMC型显微硬度计和HT-600型高温摩擦磨损试验机,分析了熔覆层的显微组织、成分、物相,测试了激光熔覆层的显微硬度和滑动摩擦磨损性能.结果表明,激光熔覆制备的TiC复合涂层与基体呈冶金结合,涂层中有大量小块状、针状TiC颗粒和TiC树枝晶,熔覆层的显微硬度达880～ 1087 HV0.1,耐磨性能比TC4钛合金显著提高.     

TC4钛合金表面激光熔覆复合涂层的组织和耐磨性

采用5 kW横流CO₂激光器,在TC4钛合金表面熔覆TiC、TiB₂与Ni的混合粉末,制备了无气孔、无裂纹、组织均匀致密的复合涂层。用SEM、EDS、XRD、显微硬度计以及立式万能摩擦磨损试验机分析了激光熔覆层的显微组织、成分和物相,测试了激光熔覆层横截面显微硬度,以及覆层耐磨性能。结果表明,激光熔覆复合涂层与基体呈冶金结合;熔覆层组织从表层到结合区呈现出由棒状、块状向树枝状、颗粒状转变的趋势,且主要由Ti、TiC、TiB、Ti₂Ni、TiNi等相组成;熔覆层显微硬度最高可达863 HV0.2,为基体的2.5倍;熔覆层耐磨性能较TC4钛合金明显提高。     

激光功率对TC4熔覆涂层组织及性能的影响

目的 探究超快激光功率对TC4钛合金表面熔覆TC4粉末复合涂层组织及其性能的影响。方法 用超快激光器在TC4基体上制备TC4合金熔覆层。进行了1 000、1 500、2 000 W 3组功率参数的试验,利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、EDS能谱仪、电化学工作站、显微硬度计、摩擦磨损仪,对熔覆层的显微组织、物相结构、耐腐蚀及力学性能进行分析测试。结果 试件的熔覆质量受功率参数的影响,功率较低会导致熔覆层较浅,而功率过高又会导致基体因过烧损坏。3组功率参数下组织分别以细小颗粒胞状晶、细针状树枝晶、粗大树枝晶为主,随着功率的增大,组织开展方向越发规律,同时组织数量和密度都呈下降趋势。激光功率对熔覆层的元素变化影响很小,形成了TiN、Ti2N等硬质相,涂层硬度和抗磨损性能显著增强,硬度最高可达840.5HV。功率为1 000~2 000 W时,磨损性能先增加后降低,功率为1 500 W时抗磨损性能最佳,功率为2 000 W时因功率过高导致抗磨损性能反而比基体更低。同时功率为1 500 W时也具有最高的腐蚀电位和最低的腐蚀电流密度,涂层的耐腐性能最强。结论 合适的扫描功率参数具有最好的熔覆层质量、最佳的硬度和耐蚀耐磨性能。激光功率为1 000~2 000 W时,功率参数P=1 500 W时,熔覆层的综合性能最好。     

钛合金表面激光熔覆钴基复合涂层的组织和性能

利用横流CO2激光器在钛合金表面制备出原位自生TiB体系陶瓷颗粒增强Co基复合材料涂层,以改善常规材料表面综合使用性能。采用XRD、SEM、EPMA等手段对复合涂层进行研究。结果表明：涂层中原位合成的TiB2和TiB陶瓷相均匀分布在γ-Co基合金涂层中。涂层内枝晶组织细小均匀,枝晶内和枝晶间存在明显的组织和成分差异。涂层显微硬度比基体显著提高,约为基体的3倍,同时耐磨性也得到显著改善     

TC4钛合金表面激光熔覆WC增强镍基复合涂层的组织及耐磨性

为提高TC4钛合金的耐磨性,利用激光熔覆技术(laser cladding,LC)在TC4钛合金表面制备Ni60+50%WC(体积分数)和deloro22(d22)粉末打底+(Ni60+50%WC)2种耐磨复合涂层。采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)以及X射线衍射仪(XRD)来表征涂层的微观结构和物相组成;使用HV-1000显微维氏硬度计、HRS-2M型高速往复摩擦磨损试验机和WDW-100D电子万能试验机来分析涂层的性能。结果表明:2种涂层均由W₂C、TiC、Ni₁₇W₃、Ni₃Ti和Ti_xW_1-x相组成,2种涂层不仅与基体呈现出优异的冶金结合,而且组织均匀致密,没有裂纹瑕疵;由于涂层中存在着原位合成的硬质相和细晶强化共同作用使得涂层硬度显著提高,约为TC4基体的2.82倍;2种涂层的摩擦系数(COF)和磨损量都远低于TC4钛合金基体;Ni60+50%WC复合涂层和d22粉末打底+(Ni60+50%WC)复合涂层的抗剪切结合强度分别为188....     

激光熔覆铁基复合涂层组织与性能影响

目的 在45#钢基体表面制备耐磨性优于基材的梯度涂层。方法 采用激光熔覆技术在基材上制备连接层后,分别用未添加WC颗粒、添加3%和5%WC颗粒的铁基合金粉末制备耐磨涂层。通过金相显微镜（OM）、X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）,研究了涂层的微观结构。通过维氏显微硬度计和M-2000磨损试验机,研究了涂层的力学性能。结果 获得的涂层致密,没有裂纹和气孔等缺陷,涂层内部WC清晰可见。连接层与基材具有良好的冶金结合,涂层组织主要有等轴组织、柱状组织和共晶组织。耐磨层物相组成为奥氏体（γ-Fe）、γ(Fe,Ni)固溶体和Fe-Ni-Cr固溶体。涂层表面的显微硬度最高为559HV1,比基材硬度（182HV1）提升了3倍多。随着WC含量的增加,涂层的磨损量显著下降。结论 基材与连接层有沿基体表面生长的平面晶,涂层内部为柱状晶、树枝晶和共晶等组织,涂层顶部多为细小的等轴晶。加入WC,涂层的显微硬度提高不明显,但WC周围的组织细化,显微硬度提高。无WC的涂层磨损机理主要为粘着磨损;3%WC的涂层磨损较轻,磨损仍以粘着磨损为主;5%WC的耐磨层磨损最轻,磨损机理为磨粒磨损,WC的加入明显提高了涂层的耐磨性。     

TC4钛合金表面激光熔覆掺Y2O3复合涂层的显微组织和性能

目的提高钛合金表面的耐磨性能。方法在TiB_2:TiC=1:3的粉末配比下,添加不同质量分数Y_2O_3稀土氧化物,制备成膏状混合粉末。采用5 k W横流CO_2激光器,在TC4钛合金表面激光熔覆掺Y_2O_3的TiB_2和TiC粉末,制备耐磨性复合涂层。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)对激光熔覆层的微观形貌和组织成分进行了分析;用显微维氏硬度计对熔覆层的显微硬度进行了测量;用万能摩擦磨损试验机对熔覆层的耐磨性能进行了测试。结果添加4%Y_2O_3后,熔覆层中部组织明显细化,结合区由致密组织结构转变为晶须网状结构;熔覆层的最高显微硬度为1404.6HV0.2,是基体的3.7倍;熔覆层的磨损量减少了66.67%,且其摩擦系数有明显的降低。结论添加4%Y_2O_3对TC4钛合金表面激光熔覆TiB/TiC复合熔覆层耐磨性能有显著的提高。     

激光熔覆工艺参数对AlSi10Mg涂层气孔及性能的影响

文中利用激光熔覆技术在ZL205A铝合金表面制备了AlSi10Mg涂层,研究了送粉速率和扫描速度对熔覆层气孔缺陷的影响,采用光学显微镜观察涂层的微观结构,利用显微硬度计和摩擦磨损试验机对熔覆层的性能进行检测。结果表明,涂层中的气孔沿着马兰戈尼对流的方向分布,低送粉速率和较快的扫描速度可以控制涂层的孔隙;涂层底部为柱状晶,中部为柱状晶向胞状晶的过渡区,顶部区域主要为胞状晶;显微硬度最高的涂层耐磨性也显著提升。     

TC4合金表面激光熔覆NiCrBSiC+TiN粉末涂层的微观组织研究

采用CO2激光在TC4合金表面进行了NiCrBSiC＋TiN粉末的熔覆试验,获得了连续均匀、无气孔和裂纹的熔覆层,利用EPMA、SEM和TEM分析了激光熔覆层的微观组织。结果表明,熔覆层的组织为在Ni基合金基体上均匀分布着TiN颗粒和针状的M23（CB）。相,TiN颗粒与Ni60合金结合紧密,界面干净光滑。熔覆层与TCA合金呈冶金结合,结合区的组织由柱状晶和树枝晶组成,基底热影响区为马氏体组织。     

Microstructure and properties of laser cladded B4C/TiC/Ni-based composite coating

In order to study the effect of TiC/B₄C ceramic particles on the microstructure evolution and microhardness of Ni204-based cladding coating, TiC/B₄C/Ni204-based composite coatings were fabricated by laser cladding. The results showed that the TiC ceramic particles in the 30%TiC+70%Ni204 coating do not decompose. TiC is the main reinforcing phase in the coating; however, in 30%B₄C + 5%TiC+65%Ni204 composite coating, TiB₂ phase was in situ synthesized, and graphite, Fe₂B, Ti-Mo-Nb, (Ti, Nb, Mo)(B, C) were formed simultaneously in the coating. The addition of TiC promoted the dissolution and reaction of B₄C. In the presence of 30%TiC, the average microhardness and friction coefficient of the coating were 966.4 HV_0.5 and 0.198, respectively, which were 3.23 and 0.281 times of the initial Ni204 coating. In the presence of 30%B₄C and 5%TiC, the average microhardness and friction coefficient of the coatings were 1308.2HV_0.5 and 0.530, respectively, which were 4.38 and 0.752 times of the initial coatings. The enrichment of TiC is proportional to the hardness of the coating.     

TC4钛合金表面激光NiAl-VC复合合金化的试验研究

为了改善钛合金表面性能,采用CO2激光器在钛合金表面进行了NiAl-VC复合合金化试验,分析了合金化层的组织结构和物相组成,测试了合金化层的显微硬度.结果表明,由于温度梯度和冷却速度的差异,合金化层的最表层、次表层与中下层呈现出不同的组织结构.合金化层与基体实现冶金结合,合金化层含有TiC、Al2NiTi3C、NiTi、Ti2 Ni及Ti3Al多种增强相,使得其显微硬度达996 HV0.1,比基体有较大提高.     

TC4钛合金表面激光合金化涂层的组织与耐磨性能

采用WC(含碳量0.1wt%)、Ni、Si混合粉末为原料,利用激光合金化技术在TC4钛合金表面原位制备了含WC、Ni、Si的涂层,使用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)与能谱分析(EDS)等方法分析了涂层的组织与成分,用HXD-1000B型维氏显微硬度计和MMW21型立式万能摩擦磨损试验机测试了涂层的显微硬度及摩擦磨损性能。结果表明:利用优化后的激光合金化参数制备出的含WC量较多的涂层,其整体均匀致密、无裂纹,且与TC4合金基材呈冶金结合;涂层物相主要由α-Ti、Ti₅Si₃、WC和TiNi组成;涂层硬度为950 HV0.2,平均摩擦因数为0.2,平均磨损量为0.308 mg,耐磨性显著提高。     

Sc元素对激光选区熔化TiB2/AlSi10Mg复合材料组织和性能的影响

采用稀土元素Sc对激光选区熔化TiB₂/AlSi10Mg复合材料进行变质处理,借助场发射扫描电镜、电子探针显微分析仪、显微硬度计以及电子万能试验机等,分别研究了添加Sc元素和固溶时效热处理对复合材料显微组织、密度和力学性能的影响。结果表明:与TiB₂/AlSi10Mg复合材料相比,Sc元素的加入可以进一步细化Al-Si共晶,产生细晶强化和弥散强化作用,TiB₂/AlSi10MgSc复合材料的抗拉强度和显微硬度分别提升了56.7 MPa (14.4%) 和15.3 HV0.1 (11.3%)。激光选区熔化TiB₂/AlSi10MgSc复合材料的硬度和强度随着固溶温度升高而逐渐降低,但伸长率得到明显改善。     

Ti811合金表面TC4激光熔覆层微观组织及性能

按照CFM56系列发动机维修手册的建议,在Ti811合金表面采用同步送粉激光熔覆技术,以TC4合金粉末为原料,制备出均匀致密、无气孔和裂纹等缺陷的激光熔覆层. 分析涂层的宏观形貌、微观组织结构和组织相变过程,测试涂层的显微硬度和摩擦磨损性能. 结果表明,扫描电镜下涂层微观组织呈现魏氏体结构特征,涂层显微硬度相比基材有所提高,主要原因是涂层中的针状马氏体α'有一定的强化作用;涂层中弥散分布的纳米颗粒Ti₃Al的沉淀强化和弥散强化等作用也在一定程度上提高了涂层的显微硬度;熔覆层的磨损机制为磨粒磨损和黏着磨损的复合磨损机制.     

激光增材制造AlSi10Mg合金的力学性能研究进展

增材制造是近几十年发展起来的一种先进金属件近净成形技术,具有低能耗、短周期、高柔性、低成本等显著优势,已成为先进装备领域的前沿制造技术之一. 与传统铸造相比,增材铝合金具有相当甚至更优的力学性能. 然而,相关质量评估标准缺乏和疲劳性能分散性较大等问题限制了其在重大工程装备中的应用. 重点以选区激光熔化成形的AlSi10Mg合金为对象,从“制造工艺—仿真模拟—性能评价”角度,系统分析了增材制造工艺参数、建造方向和热处理制度等几个重要因素对铝合金微观结构及力学性能的影响,总结了增材热力学过程模拟与力学性能的相关仿真研究现状,重点探讨了目前增材制造铝合金力学性能评价的国内外进展,并进一步归纳了基于组分调控提升铝合金力学性能的相关研究结果,最后对其发展趋势进行了展望.     

论汽车轻量化

采用4004钎料真空钎焊6063铝合金蜂窝板,研究了不同蜂窝芯厚度对钎焊接头微观组织的影响。结果表明,在钎焊温度为585 ℃、保温时间为20 min时,厚度为0.10 mm蜂窝芯无法钎焊成形。3种不同厚度蜂窝芯均有熔蚀现象产生。当单层蜂窝芯厚度为0.10 mm和0.15 mm时,在钎焊界面反应区存在白色的Al-Si共晶相,其形貌在单层窝芯厚度0.10 mm时为块状,其形貌在单层窝芯厚度0.15 mm时为树枝状;当单层蜂窝芯厚度为0.21 mm时,白色的Al-Si共晶相消失,仅存在Si元素富集相。双层蜂窝芯厚度为0.10 mm的蜂窝板钎焊界面坍塌;当双层蜂窝芯厚度为0.15 mm时,界面反应区（富Si金属间化合物相）较大,但是芯材没有发生熔解现象,界面反应区与芯材之间也形成部分影响区（α-Al固溶体相）,面板与界面反应区之间的影响区也小于双层蜂窝芯厚度为0.10 mm的影响区;当双层蜂窝芯厚度达到0.21 mm时,面板与界面反应区中间的影响区增大,芯材同样没有发生熔解现象,芯材界面反应区变小;即双层蜂窝芯脆性富Si金属间化合物减少,α-Al固溶体相增多。

     

Laser surface coating of RE bioceramic layer on TC4

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＦｏｒａｌｏｎｇｔｉｍｅ ,ｓｔａｉｎｌｅｓｓｓｔｅｅｌｓ ,Ｃｏ ｂａｓｅｄａｌ ｌｏｙｓ ,ｔｉｔａｎｉｕｍａｎｄＴｉ ｂａｓｅｄａｌｌｏｙｓｈａｖｅｂｅｅｎｕｓｅｄａｓｒｅｐａｉｒｉｎｇａｎｄｉｍｐｌａｎｔｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓｆｏｒｈａｒｄｈｕｍａｎｔｉｓｓｕｅｓｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｉｒｅｘｃｅｌｌｅｎｔｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄｍａ ｃｈｉｎｉｎｇｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ .Ｈｏｗｅｖｅｒ ,ｍｅｔａｌｍａｔｅｒｉａｌｓｈａｖｅｎｏｃｏｎｓａｎｇｕｉｎｉｔｙｗｉｔｈｈｕ…