灰铸铁激光熔覆铁基和镍基粉末的比较*

采用高功率横流CO2激光器,以铁基和镍基合金粉末为熔覆材料,用同步送粉法在灰铸铁基体材料上进行激光熔覆试验,并对熔覆层组织和性能进行比较分析。结果表明,激光熔覆镍基时覆层内的组织较铁基合金熔覆层组织均匀细致;熔覆镍基和铁基粉末合金层与基体结合紧密成冶金结合;结合区的组织晶粒细小,合金碳化物含量高,其硬度也最高。用正交试验法分析激光功率、扫描速度、熔覆层数对熔覆效果、表面硬度的影响规律,获得激光熔覆层表面硬度显著提高;对表面硬度影响最大的因素是扫描速度,其次是激光功率,熔覆层数则影响不大。熔覆Fe35合金粉末综合优化参数为扫描速度300mm/min、激光功率4.0kW、熔覆二层。熔覆Ni20A合金粉末优化参数为扫描速度400mm/min、激光功率4.0kW。     

扫描速度对Ti811合金激光熔覆涂层组织与性能的影响

目的 研究激光扫描速度对激光熔覆层组织与性能的影响。方法 采用通快TRUMPF Laser TruDisk 4002光纤激光器,在扫描速度分别为300、400、500 mm/min时,制备激光熔覆Ni基增强涂层,利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析仪（EDS）分析了熔覆层的微观组织和物相组成,利用显微硬度计及摩擦磨损试验机测试了熔覆层的显微硬度和耐磨损性能。结果 熔覆层主要由TiC、TiB2、Ti2Ni及γ-Ni等物相组成。随着扫描速度的增加,Ti811基材烧损程度逐渐减弱,熔覆层宽度W、高度H、基体熔深h及稀释率λ均逐渐减小。当扫描速度为500 mm/min时,熔覆层组织明显细化,平均显微硬度可达920HV0.5,超过基体硬度的2倍。扫描速度为300、400、500 mm/min时,熔覆层的平均摩擦系数分别为0.45、0.40、0.38,平均磨损量为2.1、1.7、1.4 mg。结论 采用激光熔覆技术能够在Ti811表面成功制备Ni基复合增强涂层。选择适当的激光扫描速度可以改善熔覆层显微组织,当激光扫描速度为500 mm/min时,熔覆层晶粒细小,组织分布致密均匀,显微硬度与耐磨损性能显著提高。     

TC4表面激光熔覆Ni60基涂层温度场热循环特性数值模拟研究

目的确定TC4钛合金激光熔覆的最优工艺参数,研究其热循环特性,分析激光熔覆温度对组织的影响规律。方法采用3D高斯热源,基于Sysweld软件平台,对TC4钛合金激光熔覆Ni60A-50%Cr3C2粉末过程进行数值模拟仿真,研究温度场云图及其热循环特性,模拟计算激光熔覆最高温度、加热速度和冷却速度,以及熔池最大深度和热影响区宽度,进行激光熔覆实验验证,结合熔覆层显微组织扫描电镜(SEM)图像,研究冷却速度对熔覆层组织的影响。结果由仿真可知,激光熔覆工艺参数中的光斑直径和送粉速度主要影响熔覆层的高度和宽度,对温度场分布起主要影响作用的是激光功率和扫描速度。激光功率为500 W,扫描速度为4 mm/s时,熔覆层区域熔化完全,与基体结合良好。激光熔覆最高温度为2700℃,最大加热速度约为2200℃/s,最大冷却速度约为1200℃/s,熔池最大深度在0.33~0.66 mm之间,热影响区宽度约为1.2 mm。模拟与实验得到的熔覆层截面形貌基本一致。不同冷却速度得到的熔覆层组织不同,随着冷却速度的降低,显微组织由短小的胞晶和树枝晶逐步转变为柱状晶、胞状晶和平面晶,最终形成淬火态的针状马氏体。结论最佳工艺参数为:激光功率500 W,扫描速度4 mm/s。冷却速度是影响熔覆层组织的重要因素,仿真模型的正确性及方法的可行性得到了实验验证。     

扫描速度对激光熔覆Ni基涂层组织性能的影响

采用CO2激光器及LASERCELL-1005六轴六联动三维激光加工机床对40Cr钢进行熔覆处理,采用微观分析及力学性能测试手段对熔覆层组织及性能进行研究.结果表明:熔覆层由熔覆区(CZ)、结合区(BZ)和基底热影响区(HAZ)三部分组成.对应的组织分别为:细小的树枝晶与等轴晶、平面晶与树枝晶、针状马氏体;随扫描速度增加,熔覆层组织变得细小均匀,硬化层深加深,显微硬度、耐磨性、耐蚀性增加;激光熔覆后的硬度、耐磨性、耐蚀性都有很大提高,其最大值分别约为基体的4、4.3、30倍.     

激光熔覆镍基合金的耐磨蚀性研究

用激光熔覆和火焰重熔方法在35CrMo调质钢表面分别熔覆上一层Ni45、Ni35合金,用电化学方法和应力腐蚀试验测定了熔覆层耐蚀性,试验结果表明,激光熔覆层组织的耐磨性和抗腐蚀性较火焰重熔后组织的有很大提高,其中激光熔覆Ni45粉末的熔覆层组织的耐磨、耐蚀性最好。     

激光熔覆镍基合金的耐磨耐蚀性研究

用激光熔覆和火焰重熔方法在 35CrMo调质钢表面分别熔覆上一层Ni45、Ni35合金。用电化学方法和应力腐蚀试验测定了熔覆层耐蚀性。试验结果表明 ,激光熔覆层组织的耐磨性和抗腐蚀性较火焰重熔后组织的有很大提高。其中激光熔覆Ni45粉末的熔覆层组织的耐磨、耐蚀性最好     

激光熔覆原位合成TiC/Fe的研究

利用激光熔覆技术合成TiC/Fe复合熔覆层,通过改变激光功率P和扫描速度v,获得不同激光参数下的试样。对不同试样进行SEM、EDS,分析其熔覆层的微观形貌和元素组成;进行XRD,确定熔覆层的组织成分;同时对每个试样进行耐磨性的测试。分析表明,当P=3.7 kW、v=3 mm/s时,熔覆层的效果最佳。     

45钢表面激光熔覆Ni/WC性能研究

研究了在45钢表面激光熔覆Ni60合金时,WC对熔覆层组织性能的影响,分析了Ni/WC配比对熔覆层显微硬度、耐磨性及金相组织结构的影响。结果表明,采用Ni60+30%WC合金粉末进行激光熔覆时,能得到显微硬度和耐磨性俱佳的熔覆层。     

扫描速度对中锰铁基合金激光熔覆层组织和性能的影响

利用激光熔覆技术在42CrMo钢表面制备了中锰铁基合金熔覆层。采用OM、SEM、XRD、显微硬度仪及SRV4摩擦磨损试验机对不同扫描速度下熔覆层的组织及性能进行了研究。结果表明:熔覆层与基体呈冶金结合,熔覆层均由熔覆区、热影响区和基体三部分组成,其组织由下至上依次为平面晶、树枝晶和胞状晶,且随扫描速度的增大,组织细化。熔覆层组织由马氏体和奥氏体组成,且随着扫描速度的增大,马氏体含量略有增加。熔覆层的显微硬度随着扫描速度的增加呈减小的趋势,在5 mm/s时硬度达到最大的739 HV0.1。熔覆层的耐磨性好于基体,但随扫描速度的增大而变差,5 mm/s时耐磨性最好,相对磨损性是基体的2.57倍。     

激光熔覆减摩自润滑涂层的研究

通过在钛合金表面激光熔覆镍基涂层,探讨了扫描速度与WS2添加量对润滑相的种类、数量、分布及熔覆层减摩效果的影响。结果表明:激光熔覆Ni60/20%WS_2涂层,扫描速度为10.0 mm/s时,有灰色小球状润滑相CrS生成;扫描速度为4.0~8.0 mm/s时,Ni60/20%WS_2激光熔覆层组织中有条状润滑相TiS生成。随着WS_2添加量的不断增大,熔覆层中润滑相数量逐渐增多,体积增大;熔覆层由表及里的润滑相尺寸呈减小的趋势。     

TC4钛合金表面激光熔覆Ni60+Cu/Mo涂层的显微组织和性能

在TC4钛合金表面激光熔覆Ni60A、Ni60CuMo复合粉末,研究Cu和Mo元素对熔覆层显微组织、硬度及耐磨性的影响。结果表明,在相同激光熔覆工艺参数下,Ni60CuMo熔覆层中除含有Ni60A熔覆层所含有的Ti₂Ni、TiNi、TiB₂和TiC相外,还含有Cu_0.81Ni_0.19、Ti₂Cu、MoSi₂等硬质相。在硬质相的作用下,Ni60CuMo熔覆层的显微硬度平均值(HV_0.1)为826,是Ni60A熔覆层硬度的1.2倍。在相同条件下,Ni60CuMo熔覆层的磨损率为3.30×10^-6 mm³/(N·m),约为Ni60A熔覆层磨损率的16.42%,是TC4钛合金基体磨损率的4.23%。添加Cu和Mo能显著提升TC4钛合金表面激光熔覆层的耐磨性。     

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。     

38CrMoAl钢表面激光熔覆Ni基合金工艺研究

利用正交试验法对38CrMoA1钢表面激光熔覆Ni60合金时激光功率、扫描速度和离焦量等工艺参数进行优化,得到熔覆层硬度和耐磨性能较为优良的参数组合,并研究了激光熔覆工艺参数对熔覆层性能的影响.结果表明,选择激光功率2.0 kW,离焦量40 mm,扫描速度6 mm/s作为35CrMoA1钢表面激光熔覆Ni60合金时的工艺参数,熔覆层硬度可以达到880.5 HV,相对耐磨性为2.26.     

发动机缸体内壁的激光熔覆层性能研究

采用激光熔覆技术对发动机缸体内壁进行表面改性,通过改变激光束扫描速度的方法研究Ni50和Ni60合金粉末对熔覆层组织与性能的影响。结果表明,Ni50合金熔覆层的主要物相为γ-Ni、FeNi3、(Fe,Ni)23C6、Ni3Si和Ni3B,Ni60合金熔覆层的主要物相为γ-Ni、FeNi3、Cr7C3和Cr23C6。在同样的摩擦磨损条件下,Ni60合金熔覆层的耐磨性高于Ni50合金熔覆层。     

激光熔覆镍基自润滑涂层的性能

在TC4钛合金表面激光熔覆Ni60/30%WS₂自润滑涂层,研究了不同扫描速度下熔覆层的组织及性能。结果表明,Ni60/30%WS₂激光熔覆层均以W为硬质相,Ti、Ni的固溶体为基体。但不同扫描速度下,熔覆层生成的润滑相不同。扫描速度4 mm/s时,TiS为润滑相;扫描速度12 mm/s时,CrS为润滑相。激光熔覆层硬度在1000~1200 HV0.5之间,较基体提高2倍左右,摩擦因数及磨损率较基体都明显降低。     

镍基钎料对45#钢激光熔覆镍基WC合金熔覆层缺陷的影响

目的改善Ni60A+WC合金粉末激光熔覆中裂纹和气孔等缺陷性能。方法在Ni60A+WC合金粉末中添加膏状镍基钎料(BNi-1a)改善激光熔覆层的裂纹和气孔缺陷。使用Rofin FL020光纤激光器,在1 kW功率、扫描速度为4 mm/s、光斑直径约为2 mm的条件下,对经过烘干的预涂覆合金熔覆层进行激光加工处理。通过显微硬度测试评价熔覆层的硬度,通过扫描电子显微镜和X射线衍射仪对熔覆层形貌、相组织进行分析,并通过UMT和表面形貌仪对熔覆层的摩擦系数和耐磨性进行评估。结果在Ni60A+WC合金粉末中添加膏状镍基钎料(BNi-1a),优化了Cr和C合金相的组成,使熔覆层的裂纹和气孔等缺陷明显减低。添加膏状镍基钎料的熔覆层的摩擦系数约为0.45,熔覆层的摩擦系数大约降低了18%。同时熔覆层的耐磨性也有所提高,未添加膏状镍基钎料的熔覆层磨痕横截面积约为0.70×10~(-3) mm~2,而添加膏状镍基钎料的熔覆层横截面积约为0.50×10~(-3) mm。结论镍基钎料(BNi-1a)的加入可以有效减少熔覆层的裂纹和气孔等缺陷,同时提高熔覆层的耐磨性,但是使熔覆层的硬度有一定的降低。     

激光熔覆TiC颗粒增强Fe基梯度涂层的耐磨性能

采用激光熔覆的方法将TiC颗粒增强铁基粉末熔覆在40Cr钢基体上制备高硬度耐磨梯度陶瓷涂层。利用扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）、X射线衍射仪（XRD）、显微硬度计、摩擦磨损试验机对熔覆层的微观组织、物相、硬度及耐磨性进行研究。结果表明：熔覆层物相主要为奥氏体相、TiC强化相,并有少量铁素体相,激光熔覆TiC颗粒增强粉末制备的金属陶瓷涂层组织致密、物相与粉末组成基本一致;TiC 强化相在熔池底部到顶部呈梯度分布,熔池中TiC强化相部分溶解、尺寸减小,部分受激光热作用长大呈四方形、雪花状、鱼骨状,TiC相在熔池底部呈现3种生长方式,且TiC增强相分布较少,熔池中部TiC增强相逐渐增多,熔池上部TiC增强相出现富集并桥接生长;熔覆层维氏硬度HV高达19 602.94 MPa,同等条件下,涂层的摩擦磨损深度为基体的1/5,显著提高了基体的耐磨性。     

扫描速度对激光熔覆Ni基WC合金涂层组织与性能的影响

在45钢表面激光熔覆镍基WC合金涂层,分析扫描速度对熔覆层的成型、组织和性能的影响。采用金相显微镜、扫描电镜、显微硬度仪和摩擦磨损试验机对熔覆层的显微组织、化学成分、相组成以及耐磨耐蚀性进行分析测试。结果表明,熔覆层组织致密,与基体有良好的冶金结合。扫描速度增大,熔覆层出现裂纹的倾向增大,底部柱状晶外延生长层宽度减小,组织晶粒细化,相组成种类几乎没有变化,显微硬度增大,耐磨耐蚀性提高。当扫描速度为200 mm/min时得到成型性及耐磨耐蚀性优良的熔覆层。     

一种高速列车制动盘高熵合金耐磨层组织和性能的研究

目的对磨损后的高速列车制动盘进行修复,以降低列车运营成本。方法采用机械自混粉末,利用激光熔覆工艺制备CrMnFeCoNi高熵合金熔覆层对制动盘进行修复,对熔覆层组织、组成相、耐磨性和耐腐蚀性进行研究。结果最佳实验工艺为:激光功率1000 W,扫描速度5 mm/s,送粉电压7.5 V,对应单道宽度2.42 mm,高度0.44 mm,搭接率50%。激光熔覆过程中存在烧损,造成粉末成分不是等摩尔原子比,最终熔覆层组成相为BCC和FCC两相。熔覆层铸造组织较均匀,生长方向趋于一致,存在一定数量的非晶和纳米级组织。CrMnFeCoNi高熵合金熔覆层可降低材料磨损量,摩擦系数为0.3655,更耐磨;腐蚀电流密度为1.24×10~(-5) A/cm~2,腐蚀速率为0.146 475 mm/a。结论通过激光熔覆工艺制备的高速列车制动盘高熵合金修复层,其耐磨性、耐腐蚀性均优于基体,延长了磨损后制动盘的使用寿命,满足制动盘使用要求。     

KmTBCr15Mo表面激光熔覆原位合成TiC-VC增强镍基熔覆层的工艺研究

利用横流CO_2激光器,选用不同配比的钛铁粉(FeTi70)、钒铁粉(FeV50)、石墨和Ni60自熔性粉末在铸铁KmTBCr15Mo表面进行激光熔覆处理,通过原位自生法制备出TiC-VC增强相镍基涂层,并研究了激光熔覆工艺参数对熔覆层组织和性能的影响。结果表明:激光熔覆层的微观质量和耐磨性能与激光熔覆工艺参数密切相关,在优化的激光工艺参数(激光功率2.4kW,离焦量30mm,激光扫描速度250mm/min)下获得的熔覆层耐磨性最好。