激光-TIG电弧复合热源熔覆Ni基合金组织与性能的研究

研究了半导体激光与TIG电弧复合热源在Q235基体上熔覆Ni60金属粉末熔覆层的宏观形貌、微观组织、显微硬度、耐磨性、耐腐蚀性等性能。研究表明激光-TIG电弧复合热源熔覆中,引入电弧可以显著降低所需激光功率并得到与大功率激光熔覆层相近的宏观形貌,同时复合热源熔覆层具有较好边缘铺展性;复合热源中电弧功率不变,随着激光功率的增加,熔覆层中枝晶尺寸变大,同时Cr的析出物数量减少、尺寸增加且分布趋向不均匀,这导致熔覆层的显微硬度、耐磨性、耐腐蚀性均降低。     

铝合金表面激光熔覆稀土CeO_2+Ni60组织及摩擦磨损性能

为了提高铝合金材料的表面性能,使其具有较高的硬度和耐磨性,利用激光熔覆技术在6063铝合金表面制备了添加稀土氧化物CeO2的Ni60合金熔覆层。分析了激光熔覆CeO2+Ni60熔覆层的宏观形貌、显微组织及硬度,研究了其摩擦磨损性能,并与未添加稀土的Ni60合金熔覆层和铝合金基体进行了对比研究。结果表明,加入2%CeO2可降低Ni60熔覆层表面起伏,获得较好的熔覆层宏观形貌,同时有效地减少Ni60熔覆层中的裂纹、孔洞和夹杂物,促进晶粒细化,提高熔覆层的组织均匀性;添加2%CeO2的Ni60熔覆层比未加稀土的Ni60熔覆层组织更加均匀,晶粒较细小,气孔等组织缺陷更少,熔覆质量较好;在相同深度位置的显微硬度,2%CeO2+Ni60熔覆层明显高于Ni60熔覆层,2%CeO2+Ni60熔覆层最高硬度可达HV0.051180,是6063铝合金基体平均硬度的8.4倍;在相同磨粒磨损条件下,2%CeO2+Ni60熔覆层试样的耐磨性是铝合金基体的7.1倍,是Ni60熔覆层试样的1.6倍;激光熔覆Ni60可以显著降低铝合金表面摩擦系数,而添加稀土元素Ce能提高Ni60熔覆层的摩擦系数稳定性,从而改善耐磨性能。     

Nb 对双相不锈钢激光熔覆组织及性能的影响研究

采用激光熔覆技术,在基体45#钢板上熔覆了含Nb的双相不锈钢涂层。采用扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)对涂层的微观组织和元素组成进行了表征分析,测试了涂层沿深度方向上的显微硬度,在20℃条件下进行了UMT摩擦磨损试验,并在3.5 wt.%的NaCl水溶液中进行电化学测试。结果表明:在双相不锈钢合金粉中添加Nb进行激光熔覆,所制备的熔覆层中碳化物由Cr和Nb的碳化物组成,同时Cr含量显著降低;熔覆层中添加Nb后,其硬度和耐磨性比未添加Nb的熔覆层有显著提高,Nb含量为1.4%的时候效果最好;随着Nb含量的增大,自腐蚀电位逐渐增大,自腐蚀电流密度逐渐降低,说明Nb含量越高熔覆层的耐蚀性越好。综上所述,当熔覆层中Nb含量为1.4%的时候,其耐磨性和耐蚀性最好。     

镍基合金激光熔覆层裂纹机理研究

在Ti811钛合金板表面利用同步送粉激光熔覆技术,制备了Ni45+TC4多道搭接激光熔覆层。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)分析了熔覆层微观组织和相组成,采用显微硬度计测试熔覆层的显微硬度,使用摩擦磨损试验机测试熔覆层的耐磨性。结果表明,熔覆层的基底α-Ti上分布的生成相主要包括TiB_2、TiC以及金属间化合物Ti_2Ni;当组织应力和拉应力超过镍基熔覆层抗拉强度极限时,熔覆层内部和表面均出现开裂现象;熔覆层显微硬度处于1000HV_(0.5)～1200HV_(0.5)之间,较基底提高了大约2.38倍以上;熔覆层摩擦系数处于0.45～0.48之间,大约为基底的68%。     

激光功率对激光熔覆 FeCrBSi 合金组织和性能的影响

采用激光熔覆技术在 45 钢表面制备了 FeCrBSi 熔覆层, 研究了激光功率对熔覆层组织和硬度的影响规律。 试验结果表明, 激光熔覆 FeCrBSi 熔覆层上部、 中部和下部的组织分别为等轴晶、 胞状晶和胞状树枝晶、 平面晶。 在扫描速率 8 mm/s, 送粉率 33 g/min, 光斑直径 3.19 mm, 激光功率 1800~3400 W 的条件下, 随着激光功率的增 加, 熔覆层不同位置的显微组织变粗; 熔覆层硬度先升高再降低; 熔覆层磨损体积先减少后增加; 熔覆层的自腐 蚀电位先升高后降低; 自腐蚀电流密度先降低后升高。 当激光功率为 2600 W 时, 熔覆层具有最高显微硬度 669 HV0.2, 熔覆层耐磨性最好, 磨损体积为基体 59.8 %, 同时熔覆层的耐蚀性最优, 自腐蚀电位为 -426.41 mV, 自 腐蚀电流密度为 0.45 μA/cm2。     

La_2O_3对铝合金表面Ni60熔覆层组织及耐蚀性的影响

为了提高铝合金材料的表面性能,利用激光熔覆技术在6063铝合金表面制备了添加有La2O3的Ni60合金熔覆层。分析了激光熔覆La2O3+Ni60熔覆层的显微组织及硬度,研究了其耐腐蚀性能,并与Ni60合金熔覆层和铝合金基体进行了对比。结果表明,加入2%La2O3可有效地减少熔覆层中的裂纹、孔洞和夹杂物,促进晶粒细化,提高熔覆层的组织均匀性和表面硬度;在3.5%的NaCl溶液中,La2O3+Ni60熔覆层耐蚀性较未处理Al合金提高了6倍,较Ni60熔覆层提高了4.3倍;在1mol/L H2SO4溶液中,La2O3+Ni60熔覆层耐蚀性较未处理Al合金提高了19.6倍,较Ni60熔覆层提高了1.98倍;在1 mol/LNaOH溶液中,La2O3+Ni60熔覆层试样的耐蚀性较未处理的Al合金提高了99倍,较Ni60熔覆层提高了1.03倍。     

激光功率对激光熔覆镍基合金涂层组织与性能的影响

针对水导润滑轴承在高硼水溶液的工作介质中发生的汽蚀现象,拟采用激光熔覆的方法提高其表面性能。通过激光熔覆技术在304奥氏体不锈钢表面熔覆了Ni40合金粉末,研究了激光功率对熔覆层组织与性能的影响。用半导体激光器对304奥氏体不锈钢进行激光熔覆,形成厚约为0.8 mm的熔覆层。试样分别用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)进行显微组织分析,用维氏硬度计测量熔覆层剖面硬度梯度,用磨损试验机测试熔覆层的耐磨性能,并在硼酸溶液中进行耐蚀性能检测试验。实验结果表明:Ni40熔覆层主要由γ-Ni及铬的化合物组成,功率影响熔覆层组织大小及元素分布,但并未引起物相的变化;相比基体,熔覆层硬度明显提高,且随功率增加而下降,熔覆层厚度随功率增加而加厚;熔覆层在摩擦磨损过程中产生的质量损失约为1.5×10~(-2)g左右,且随功率的增加而减少;熔覆层在硼酸溶液中的耐蚀性随激光功率的增加有所提高。     

45 钢表面激光熔覆铁基合金粉末研究

针对 45 钢基材设计了 Fe55 激光熔覆合金粉末, 并进行了工艺验证, 获得了高硬度、 表面无裂纹的激光熔 覆层。 利用金相显微镜、 显微硬度计、 摩擦磨损试验、 中性盐雾试验研究了熔覆层的组织、 结构、 磨损和耐腐蚀 性能。 结果表明： 熔覆层硬度可达 HV1640, 与基体的结合为冶金结合, 显微组织为树枝状等轴晶, 耐磨性和耐 腐蚀性能优异。     

激光熔覆(V_2O_5+WO_3+C)/Ni60涂层的磨损性能研究

为了提高45#钢的耐磨损性能,采用激光熔覆技术在45#钢表面制备(V_2O_5+WO_3+C)/Ni60涂层。利用金相显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪对熔覆层显微组织和物相进行分析,利用显微硬度仪测试熔覆层的显微硬度,利用高速环块磨损试验机进行摩擦试验。试验结果表明:熔覆层由γ(NiFe)固溶体、原位生成的强化相W_2C、WC、VC和Cr_3C_2构成。激光熔覆(V_2O_5+WO_3+C)/Ni60涂层的硬度和耐磨损性能得到很大提高,熔覆层平均HV_(0.3)硬度高达1 400,是Ni60涂层磨损失重的1/5。     

Y_2O_3在6063铝合金表面激光熔覆Ni基熔覆层中的作用机制

为了提高铝合金材料的表面性能,利用激光熔覆技术,在6063铝合金表面制备了添加不同含量Y_2O_3的Ni60合金熔覆层,并采用金相显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱分析测试仪(EDS)、显微硬度计等分析检测设备对激光熔覆层的组织、相结构、成分、显微硬度进行了测试和分析。研究结果表明:适当的Y_2O_3添加量可改善熔池对流,减少内含物,并有效控制熔覆层中的气孔和裂纹;XRD分析表明不同Y_2O_3含量的Ni60熔覆层表面主要的相结构为β-Ni Al(Cr),Al_3Ni,AlNi_3,Al等,添加较多Y_2O_3后出现Y_2O_3,YAl_3,AlNiY,Ni_(17)Y_2等稀土化合物的衍射峰;加入Y_2O_3后Ni60熔覆层元素分布比较均匀,稀释率有所降低,孔隙率减小,晶粒得到细化;Ni60熔覆层的平均显微硬度为HV 1017.6,5%Y_2O_3+Ni60熔覆层硬度为HV 1225.8,5%Y_2O_3+Ni60熔覆层硬度较高且硬度值随着熔覆层深度的过渡较为平缓。