激光熔覆Fe基/Ni基/Co基合金修复层的微观结构及抗磨损性能

为了确保合金修复层质量,采用柔性半导体激光技术在轧辊、齿轮等常用材料17Cr Ni Mo6合金钢表面熔覆Fe基、Ni基、Co基合金修复层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、硬度计、摩擦磨损试验机等手段研究了3种合金修复层的微观组织结构、硬度及耐磨性能。结果表明:3种熔覆修复层均结构致密、无气孔,与基材呈良好的冶金结合。Fe基及Co基合金修复层无裂纹,而Ni基合金修复层存在一定的裂纹。与Co基、Ni基相比,Fe基合金修复层具有单一的晶体相结构以及较高的硬度和耐磨损性能。Fe基合金修复层硬度达到60 HRC以上,具有良好的耐磨性能,熔覆修复后不需要再进行渗碳等处理。采用该Fe基合金熔覆层可以对轧辊、齿轮等进行良好的修复再制造,延长其使用寿命。     

耐磨耐蚀Fe基激光熔覆层的组织和性能研究

目的 采用同步送粉激光熔覆技术制备兼具耐磨与耐蚀性能的Fe基熔覆层,获取熔覆层的物相组织、硬度与耐蚀性,并研究热处理对熔覆层性能的影响。方法 采用Fe-B-C-Cr-Ni-Mo-Nb-V多组元合金粉末,在304不锈钢基体上制备Fe基耐磨耐蚀熔覆层,并模拟淬火加高温回火的热处理工艺,进行熔覆层热处理试验。采用XRD、SEM表征熔覆层的物相组成和微观组织,采用显微硬度计测试熔覆层的硬度,通过极化曲线和阻抗谱对熔覆层的电化学腐蚀性能进行测试。结果 所制备的激光熔覆层同基体具有良好的冶金结合,熔覆层物相包含奥氏体g相、马氏体α''相和Cr23(C,B)6相。熔覆层的微观组织为亚共晶结构,由尺寸细小的树枝晶和枝晶间层片状共晶组织构成,热处理后还形成了大量微纳尺度的析出相。激光熔覆层的硬度相对于基体硬度提高了2.5~2.7倍,热处理后试样最高硬度达521.4HV。激光熔覆层的自腐蚀电位为−0.428 V,腐蚀电流密度为1.41×10⁻⁵ A/cm²,热处理后的熔覆层自腐蚀电位降低,腐蚀电流密度增大,阻抗值明显减小,耐蚀性降低。结论 利用激光熔覆Fe-B-C-Cr-Ni-Mo-Nb-V多组元合金粉末可制备致密、无缺陷的Fe基熔覆层,细晶强化以及大量硬质共晶组织的存在使熔覆层的硬度得到显著提升。高Cr、Ni含量保证了熔覆层具有良好的耐蚀能力,淬火加高温回火的热处理工艺使熔覆层的硬度提升,但耐蚀能力有一定程度的下降。该Fe基熔覆层在耐磨耐蚀涂层技术领域具有较好的应用前景。     

316L不锈钢表面激光熔覆Co基合金层的耐冲刷腐蚀性能

为了提高316L不锈钢在冲刷腐蚀类环境中的耐腐蚀性,在其表面激光熔覆Co Ni Cr Al Y合金层。采用冲刷腐蚀试验比较了316L不锈钢及Co基合金熔覆层在含固相颗粒酸碱溶液中的耐冲刷腐蚀性能。采用X射线衍射仪分析熔覆层物相,采用金相显微镜及扫描电镜观察熔覆层腐蚀前后的形貌。结果表明:在低浓度酸碱、低含砂量及低速冲刷条件情况下,Co Ni Cr Al Y熔覆层的耐冲刷腐蚀性略高于316L不锈钢;在高浓度酸碱、高含砂量及高速冲刷条件下,Co基合金熔覆层的耐冲刷腐蚀性能明显优于316L不锈钢的;Co基合金熔覆层中析出的Cr2Ni3,Al Co和Al Ni硬质相以及Co元素本身的抗腐蚀性的综合作用使Co基合金熔覆层的耐冲刷腐蚀性能远远高于316L不锈钢的。     

热轧45钢表面Ni60-WC涂层的高频感应熔覆及其电接触强化前后的性能

为了降低WC增强镍基合涂层的制备成本,提高其表面性能,采用高频感应熔覆技术在热轧45钢表面制备Ni60-WC合金层,并对熔覆层进行电接触强化。采用光学显微镜、X射线衍射仪及显微硬度计分析了熔覆层电接触强化前后的形貌、相结构及显微硬度;采用滚动疲劳接触磨损试验研究了熔覆层电接触强化前后的耐磨性。结果表明:热轧态45钢感应熔覆层组织较为致密,但存在孔洞、夹生缺陷;熔覆层电接触强化后组织更加致密,孔洞减少,夹生层重新熔合,热影响区减小;熔覆层电接触强化前后的相结构相同,均由WC,W2C,Cr23C6,Cr7C3,Fe Ni,Ni3Fe等相组成;熔覆层电接触强化后的显微硬度和耐磨性较电接触强化前大幅提高,熔覆层电接触强化后抗疲劳磨损性能大幅提高且远高于淬火态45钢的。     

2205钢表面激光熔覆Ni基+WC合金涂层的研究

采用激光熔覆技术在2205双相不锈钢表面制备Ni基与WC合金熔覆层,并对添加不同WC含量的合金粉末在相同激光熔覆工艺参数下的合金熔覆层进行成分和性能分析,探讨不同WC添加量对熔覆层微观组织、耐腐蚀性能及硬度的影响。研究结果表明:激光熔覆层与基体之间获得了良好的冶金结合,熔覆层与基体元素有较好的对流和扩散;熔覆层的耐腐蚀性能随WC添加量的增加呈负相关,在WC添加量为15%时,熔覆层的耐腐蚀性能最差;熔覆层的硬度值从熔覆层至基体呈梯度降低趋势,熔覆层硬度约为基体硬度的2~3倍,而单一熔覆Ni基WC合金层硬度值变化较大。     

45钢表面Ni基激光熔覆层的耐蚀性能

为改善45钢表面的力学性能和耐蚀性,在相同功率下采用不同扫描速率在其表面激光熔覆制备了Ni基(Ni35A)复合涂层。利用金相显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计和电化学腐蚀测试系统对熔覆试样进行组织形貌、相组成、显微硬度和耐蚀性能分析。结果表明:熔覆试样由熔覆层、结合区和基体3部分组成;熔覆层组织细密并与基体冶金结合,扫描速率过大时易形成裂纹;熔覆层主要由FeNi3和Ni3B相组成,不同速率所得熔覆层显微硬度均超过400 HV;扫描速率为500 mm/min时熔覆试样自腐蚀电位提高了40 mV。     

激光熔覆Fe基TiB2+TiC金属陶瓷层的组织及摩擦磨损性能

目前,对激光熔覆原位自生金属陶瓷层增强相的形成机制及磨损机理的研究尚不系统。自配合金粉末,采用激光熔覆技术在Q235钢表面制备了原位自生的TiB2+TiC/Fe金属陶瓷层。对熔覆层进行了XRD分析、显微组织观察及室温干滑动摩擦磨损试验。结果表明:Fe基TiB2+TiC金属陶瓷增强熔覆层组织细小、致密,高硬度的亚微米TiB2和TiC金属陶瓷颗粒均匀弥散分布在α-Fe等轴枝晶基体上,熔覆层与基体冶金结合优良;室温下熔覆层的磨损主要为显微切削和滑擦,耐摩擦磨损性能优良。     

工艺参数对不锈钢表面激光熔覆Ni基涂层组织及耐腐蚀性能的影响

利用6kW横流CO2激光器在1Cr18Ni9Ti不锈钢表面进行了不同工艺参数下单道Ni25WC35合金粉末熔覆。分析了熔覆层的物相组成,研究了不同工艺参数对熔覆层耐腐蚀性能的影响。结果表明:熔覆层主要由(Fe,Ni)固溶体和WC原位自生成的W2C组成,同时含有CrNiFeC,Cu3.8Ni化合物和FeW3C,Ni2Si,Fe3Ni3B等硬质相。光学显微观察显示熔覆层组织均匀、致密,与基体结合良好。在5.0%NaCl饱和溶液中电化学腐蚀测量分析结果得出,随着激光功率的增加,熔覆层的耐腐蚀性能降低;随着扫描速率增加,耐腐蚀性能先增加,后降低。最高自腐蚀电位为-554.70mV,最低腐蚀电流密度为0.55μA.cm-2。综合得出,Р=3.0kW,ν=500mm.min-1的试样熔覆层耐腐蚀性能最好。     

Q235钢表面氩弧热源熔覆镍基自熔合金层的组织及性能

目前,鲜见氩弧熔覆镍基合金粉末工艺参数对熔覆层表面耐磨性能影响的研究报道,先将镍基自熔合金粉末涂覆于Q235钢表面,再利用氩弧热源熔覆.采用金相显微镜观察熔覆层表面和截面组织,采用硬度计及磨损试验分析熔覆层的表面硬度及耐磨性,研究了涂覆层厚度、熔覆电流对熔覆层表面组织、力学性能的影响.结果表明:基体与熔覆层形成了良好的冶金结合;随熔覆电流的增加,熔覆层表面硬度和耐磨性先增加后降低;随涂覆层厚度的增加,熔覆层表面硬度和耐磨性随之增加;涂覆层厚3 mm,熔覆电流为180 A时,熔覆层表面金相组织为少量初生固溶体枝晶和大量奥氏体与碳、硼化物的共晶,熔覆层表面硬度最大,为45.0 HRC,耐磨性最好.     

NAK80模具钢表面2种激光器熔覆Ni基碳化钨合金层组织结构及耐磨性比较

为了研究激光器对Ni基碳化钨合金熔覆层组织结构和性能的影响,分别采用Nd:YAG与CO2激光熔覆技术在NAK80模具钢表面制备了Ni基碳化钨合金层,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪、显微硬度计以及摩擦磨损试验机测试分析了2种熔覆层的组织结构、显微硬度及耐磨性能。结果表明:2种熔覆层与基体之间均呈现良好的化学冶金结合;熔覆层组织主要为粗大的未熔碳化钨颗粒和均匀分布的树枝晶,Nd:YAG激光熔覆层的组织比CO2激光熔覆层的细小;2种熔覆层相结构主要包括WC,W2C,Cr23C6,NiCr,CrB2以及γ-Ni等;2种激光器熔覆处理后,NAK80模具钢表面硬度和耐磨性都得到显著改善,CO2激光熔覆层的硬度和耐磨性高于Nd:YAG激光熔覆层,2种激光熔覆试样的磨损机制均为磨粒磨损。     

Microstructures and tensile properties of laser cladded AerMet100 steel coating on 300 M steel

A layer of AerMet100 steel was coated on the surface of forged 300 M steel using laser cladding technique. The chemical compositions, microstructures, hardness and tensile properties of this AerMet100/300 M material were systematically investigated. Results show that the composition of the AerMet100 clad layer is macroscopically homogeneous, and a compositional transition zone with width of 150 μm is observed between the clad layer and heat affected zone. Microstructures in transition zone transform from the fine needle-like bainite in 300 M steel to the lath tempered martensite in AerMet100 clad layer. Microstructures in heat affected zone also gradually change from the thick plate bainite and blocky retained austenite (unstable heat affected zone) to fine needle-like bainite and film-like austenite (stable heat affected zone) due to different thermal cycle processes. Thick plate bainite together with blocky retained austenite in unstable heat affected zone reduce the strength and ductility of AerMet100/300 M material. However, the tensile specimens, consisting of clad layer and stable heat affected zone, show slightly inferior mechanical properties to 300 M steel. Ductile fracture exists in AerMet100 clad layer while quasi-cleavage fracture occurs in the stable heat affected zone.     

铜包铝复合材料轧制变形过程模拟及轧制力计算公式

基于对铜包铝双金属复合材料轧制变形过程进行的有限元模拟,建立了双金属复合材料轧制变形分区模型,可分为弹性区、单材料塑性区、后滑区、揉轧区和前滑区.以铜的体积分数为变量,对不同铜含量的铜包铝复合材料的轧制过程进行模拟,在单一材料轧制力理论计算公式的基础上,提出了双金属复合材料轧制力的理论计算公式,通过对铜包铝复合材料轧制的试验和不同压下率下的铜包铝双金属复合材料轧制成形的有限元模拟,对所推导出的轧制力公式进行了验证.     

激光熔覆Ni3Al基复合涂层的氧化行为

对比研究了900℃时45号钢,1Cr18Ni9Ti不锈钢和激光熔覆Ni3Al基复合涂层在空气环境下的氧化动力学曲线;采用扫描电镜,X射线衍射技术分析了氧化前后涂层及界面处的微观组织结构。结果表明,激光熔覆层的氧化抗力接近于1Cr18Ni9Ti不锈钢但明显高于45号钢;长时间氧化后涂层组织结构只发生微少的变化,但界面处氧化较严重;激光熔覆层中的氧化产物主要是Al2O3,然后是NiO。     

Formation of microlayers of clad residue on aluminium brazing sheet during melting and resolidification in brazing process

Abstract

The present paper is devoted to an analysis of clad residue formation during a controlled atmosphere brazing (CAB) process applied to composite aluminium brazing sheets. Evolution of the microstructure of the clad residue, and in particular the mass of resolidified clad formed, were studied. Observations confirmed that, even under optimal brazing conditions, a residue layer (formed away from the joint zone) always appears after brazing. It was established that the peak brazing temperature plays an important role in the process responsible for formation of the residue mass. However, dwell time at the peak brazing temperature does not have a significant influence on clad residue mass accumulation beyond its known influence on substrate dissolution and core metal erosion in the joint zone.     

On the development of microstructures and residual stresses during laser cladding and post-heat treatments

In this article, laser cladding process with a blown powder feeding was used to deposit nickel-based IN-625 superalloy, cobalt-based hardfacing Stellite 6 alloy and high-vanadium CPM 10V tool steel onto a similar or dissimilar base material, respectively, to investigate the development and controllability of process-induced residual stresses in the clad and to analyse their correlation with microstructural evolutions of the clad and heat-affected zone (HAZ) during cladding and post-heat treatments. The residual stresses were evaluated using the hole-drilling method as per ASTM E837-95, whereas the microstructures were studied using X-ray diffractometer, optical microscope and scanning electron microscope. A particular attention was paid to combined effect of both clad and HAZ on the build-up of residual stresses in the clad. It is expected that the experimental results will form a useful addition to the existing knowledge with respect to the topic and, more significantly, to promote confidence on industrial applications of laser-clad IN-625, Stellite 6 and CPM 10V materials.     

工艺参数对连续挤压铜/铝复合接触线成形的数值模拟研究

针对铜铝无法复合成形和铜铝结合面不紧密等问题,采用Deform-3D有限元软件,模拟了铜铝复合接触线连续挤压包覆成形过程,研究了成形过程不同模芯端部导流角、复合变形区长度、坯料与模具表面状态和挤压轮转速对铜铝复合接触线包覆质量的影响.研究结果表明:模芯端部导流角度取45°~30°,复合变形区长度L取5 mm,铜铝结合紧密度高,包覆效果好;提高铜线与铝线之间的摩擦,降低模具与铜线之间的摩擦,有利于实现铜铝流动的同步性;适当提高挤压轮转速有利于铜铝结合面紧密度的提高.在TLJ340连续挤压机上进行了铜铝复合试验,试验结果与数值模拟结果相吻合,成功生产出质量合格的铜铝复合接触线产品.     

激光熔覆涂层与热喷涂涂层组织性能比较

分别采用激光熔覆与火焰喷涂两种技术在38CrMoAl基体表面制备NiCrBi WC(wt20%)合金涂层,比较其组织结构及其硬度分布,试验表明：激光熔覆涂层无缺陷,成品率高,组织细密均匀,晶粒细小,硬度高,对基体热影响小,与基体结合为成分缓慢过渡的冶金结合。     

铝-钢复合板结合界面研究

用显微硬度计、透射电镜、扫描电镜及能谱仪对铝-钢复合板结合界面进行了研究.结果表明,铝-钢复合板结合界面呈准正弦波形;结合界面两侧的铝元素和铁元素相互扩散,扩散的深度在微米数量级,爆炸后结合界面显微硬度增加,漩涡区的硬度增加为基体金属的3-6倍;结合界面由铝和铁的金属间化合物(FeAl、FeAl2、FeAl3、Fe24...     

Pb1-Q245R爆炸焊接复合板结合界面研究

采用电阻测量装置、金相显微镜、透射电镜对爆炸焊接铅-钢复合板结合界面进行了研究.结果表明,铅-钢复合板结合界面导电性能优越;界面结合形态呈准正弦波形,无漩涡区;结合界面两侧的铅元素和铁元素相互扩散,钢侧铅含量降低较快,铅侧铁含量降低较慢,扩散的深度在微米数量级;结合界面组织由铁微晶与铅微晶混合组织组成.     

奥氏体不锈钢－钢爆炸复合板微观组织的特性及热处理后的变化

以３０４／２０ｇ、３１６Ｌ／３Ｃ两种爆炸复合板为例，观察和分析了奥氏体不锈钢－钢爆炸复合板结合区的形态、复合界面及其两侧基体的微观组织及化学成份的变化。结果表明，其复合界面呈准正弦波状结合特征，是由直接结合区和游涡区交替连续排列而成的。不但有足够的变形能力，而且有一定的阻止裂纹扩展能力。