基于等离子熔覆快速成形零件的组织与性能

为了采用微束等离子弧粉末熔覆快速成形技术,在低碳钢基板上进行了铁基合金粉末Fe313的直接金属成形试验.通过光学金相显微镜和扫描电镜观察分析了成形金属零件显微组织和形貌,并利用维氏硬度计测试了熔覆层的显微硬度.结果表明,成形件中部典型组织表现为岛状的M-A组元,层与层结合处可看到明显的组织分界,先成形层受到后成形层的热影响,会引起晶粒细化,成形件硬度沿高度呈U形分布,中间熔覆层由于后道焊缝的回火作用而有所软化,导致硬度降低.     

灰口铸铁镍基等离子熔覆层组织和性能

采用等离子弧粉末熔覆技术在磨损的灰口铸铁发动机缸体上制备了Ni基熔覆层.通过光学金相显微镜和扫描电镜观察分析了熔覆层显微组织和形貌,并利用维氏硬度计测试了熔覆层的显微硬度.试验测试结果表明:等离子弧粉末熔覆制备的熔覆层为奥氏体组织,没有出现灰口铸铁堆焊中经常产生的自口组织;熔覆层硬度与母材硬度相一致,达到了铸铁缸体尺寸修复层与母材硬度相近的要求.     

等离子熔覆快速成形铁基合金的设计及其组织和性能评价

研制适用于快速成形多层熔覆条件下的专用合金材料,是当前直接金属快速成形领域的研究热点.文中总结了等离子熔覆快速成形铁基合金的设计原则,在大量试验的基础上,设计出了一种等离子熔覆快速成形新型铁基合金,并对成形件进行了组织性能评价,为该材料的工程应用打下基础.结果表明,冶金层组织主要以固溶体结晶为主,显微硬度从表面到幕体呈U形分布,合金粉末具有优良的成形性和抗裂性,能够满足快速成形多层熔覆的要求.     

基于微束等离子熔覆的直接金属快速成形系统设计

金属零件直接制造技术目前已成为快速成形技术的研究热点和重要发展方向.提出一种基于微束等离子熔覆工艺的直接金属成形方法,介绍该方法的工作原理和系统构成,设计并开发基于等离子熔覆的金属零件直接制造软、硬件系统,并采用该系统进行中空零件成形实验.实验结果表明,并采用微束等离子熔覆直接制造系统可以得到成形良好、组织细密的金属零件.     

微束等离子粉末熔覆金属零件直接快速成形研究

对微束等离子熔覆金属零件直接快速成形技术进行了初步研究.构建了该成形系统的软、硬件实施.利用该系统制造了一个由80层熔覆层堆积而成的简单空心筒状零件,其直径误差小于5%,高度和垂直度误差小于2%.对成形件的组织分析表明,成形件中部典型组织表现为短小枝晶,层与层结合处可看到明显的组织分界,结合处组织向等轴晶转变.熔覆率为132 g/h,粉末利用率为85%～90%.硬度测试表明,成形件硬度主要分布在200～260 HV,上部和底部硬度值略高于中部,硬度值为260～320 HV.     

发动机排气门等离子熔覆再制造

介绍了粉末等离子熔覆再制造系统.选择ST6合金粉末为熔覆材料,对失效发动机排气门进行再制造等离子熔覆试验,并通过OM和EDS对熔覆组织的显微形貌进行观察与分析.结果表明,熔覆层组织由Co中固溶Ni、Cr形成的奥氏体基体和基体上弥散分布的碳化物硬质相及其共晶组织组成,熔覆层平均硬度达552.8 HV0.1,性能检测表明采用粉末等离子熔覆技术熔覆ST6合金粉末完全能够达到排气门再制造的要求.     

零件与模具的无模直接制造方法

零件与模具的无模直接制造方法属于零件快速制造方法,步骤为：①设计零件的三维CAD模型;②对三维CAD模型进行切片处理;③根据分层数据进行路径规划,生成每层成形的数控代码;④采用数控等离子熔积喷枪或氩弧焊枪,将合金、金属间化合物、金属陶瓷或陶瓷的丝材或粉末,在基板上按照每层数控代码熔积成形;⑤熔积成形过程中将等离子弧或氩弧与激光复合;⑥按照上述步骤逐层熔积成形,直至达到零件尺寸形状要求。本发明保持等离子或氩弧焊成形成本低、效率高、成形体易于达到满意度的优点,仅附加小功率激光,成本低于激光熔敷和电子束成形技术,可快速、低成本地获得组织力学性能和表面质量好的零件或模具。     

Fe-Al金属间化合物对钢表面增强工艺参数的影响

进行了Q235钢表面的预制粉末覆层的等离子熔覆,研究了等离子熔覆工艺对熔覆层表面成形的影响,在此基础上得到了合适的熔覆工艺参数.进行了熔覆层组织的金相分析及熔覆层显微硬度测量与分析.结果表明,熔覆电流、焊枪摆动频率、熔覆速度的改变均能引起热输入的明显变化,影响熔覆层组织形态,基体熔化程度,以及界面的结合状态,进而影响熔覆层的耐磨性及耐腐蚀性.试验条件下的最佳熔覆工艺参数为熔覆电流130 A,熔覆速度5 cm/m in,焊枪摆动幅度4 mm,摆动频率0.4 Hz.     

钴基合金等离子熔覆工艺研究与优化

目的优化钴基合金等离子熔覆工艺参数,提高熔覆层的成形质量。方法以熔覆于Q235钢表面的多道钴基合金耐磨涂层为研究对象,开展正交试验,利用MIRA3X-MHX型扫描电子显微镜分析涂层组织结构及不同区域的物相成分,采用KEYENCE VHX-5000超景深显微镜和HXD-1000TMC/LCD维氏显微硬度计对熔覆层表面平整度和横断面的显微硬度进行测量分析,并结合灰关联分析法和极差分析法,探究工作电流、扫描速度和送粉速度对熔覆层表面平整度和显微硬度的综合影响,优化出最佳工艺参数组合。结果工作电流对熔覆层成形质量的影响最为显著,其次是扫描速度、送粉速度。各组熔覆层横断面纵向显微硬度的波动情况大致相同,且最大显微硬度均出现在距离上表层约0.4 mm处,熔覆层平均显微硬度是基体材料的3倍多。熔覆层中上部的组织结构分布均匀且致密,随着熔覆层深度的增加,熔覆层稀释率呈增大趋势,显微硬度逐渐降低。在工作电流为95 A、扫描速度为90 mm/min、送粉速度为12r/min的工艺参数下,熔覆层与基板结合良好,无气孔和空隙,横断面平均显微硬度较高,且熔覆层表面较为平整。结论经等离子熔覆成形质量工艺参数优化后,熔覆层表面性能有效提高,该结果可为等离子熔覆技术应用于易磨损工件的耐磨性研究提供参考。     

Q235钢等离子弧熔覆铁基合金涂层的组织分析

采用等离子弧熔覆技术,选择合适的工艺参数,在Q235钢基体上熔覆Fe-Cr-B-Si-C铁基合金耐磨涂层.采用OM、SEM、EDS等研究了熔覆层的组织,并用显微硬度计测试了熔覆层的显微硬度分布.结果表明:熔覆层与钢基体呈冶金结合,组织致密;熔覆层主要由马氏体和Cr23C6组成,显微硬度从表面向基体逐渐降低,呈梯度分布,近表面的最高硬度达到670HV0.2.     

碳化硼对粉/丝复合堆焊高硼铁基合金组织结构的影响

为了探讨合金元素B,C对高硼铁基堆焊合金组织结构、裂纹敏感性的影响,采用粉/丝复合堆焊技术配合不同B₄C含量合金粉体制备高硼铁基堆焊合金,通过显微组织结构、微区成分、显微硬度及宏观硬度试验检测,分析不同B,C元素含量及配比的堆焊合金组织与性能. 结果表明,高硼铁基堆焊合金由α-Fe,Fe₂B,Fe₃(C,B)相组成,随着B₄C的添加,初晶岛状α-Fe消失,菱形初晶Fe₂B、粒状Fe₃(C,B)析出,鱼骨状、条状共晶状组织α-Fe+Fe₂B体积分数趋于减小并消失,菊花状α-Fe+Fe₂B+Fe₃(C,B)包晶组织成为堆焊合金的主体. 高硼铁基合金中硼、碳的含量及配比是影响堆焊合金组织结构、裂纹敏感性的原因之一,约30%合金粉体(含35%硼铁粉、5%B₄C)配合约70%H08Mn2Si焊丝获得的堆焊层,可有效抑制堆焊裂纹的出现,并可获得稳定的高硬度值66 HRC.     

超音速电弧喷射雾化制备的非互溶Ag-10Ni合金粉末的凝固特征

采用超音速电弧喷射气雾化制粉设备制备了难固溶Ag-10Ni合金粉末。研究了粉末粒度分布、形貌及凝固组特征，并对雾化熔滴的冷却速率及过冷度、凝固组织的凝固次序、形成机制进行了分析。结果表明：粉末分散性好、粒度主要集中在20pm～45μm、平均粒度32μm、形貌主要为球形和近球形；粉末颗粒凝固组织为富Ag基体＋弥散分布于基体中的细Ni相＋位于芯部的大直径初晶富Ni相，在大直径初晶富Ni相中弥散分布析出Ag相；富Ag基体的凝固组织为树枝晶组织，小颗粒粉末（〈20μm）枝晶间距小于0．2μm。     

镍基合金在高压换热器制造中的应用

在材质为12Cr2Mo1R(H)Ⅳ锻(低合金耐热钢)的管板土堆焊Inconel 625(单一的奥氏体组织),金属组织和化学成分不同,物理性能差别较大,同时低合金耐热钢中含有较多的Cr-Mo成分,空淬倾向大.为了消除焊接应力,焊后必须进行热处理,但焊后热处理会引起Inconel 625合金耐腐蚀性能的下降.正确选用焊接材...     

异质结构铜铬锆合金的摩擦磨损性能

以纯铜粉和铜铬锆合金粉为原料，通过热压烧结法制备了由铜铬锆超细晶和铜粗晶组成的异质结构铜合金，研究了其在干摩擦条件下的摩擦磨损行为。结果表明，与均质结构铜合金相比，异质结构铜合金具有更稳定的摩擦因数、更好的耐磨性和更高的导电性能。性能的提高源于其独特的异质结构。     

比粉与比能对激光熔覆NiWC25特性的影响

目的探究激光熔覆过程中比粉和比能对合金粉末与基体的结合特性、熔覆层宏观形貌和微观结构、熔覆层最大宽度和结合宽度比值的影响规律,找出熔覆层既无柱节结构又具有良好冶金结合的比粉和比能的可选范围。方法采用正交实验和单一控制变量相结合,制备出一组单道熔覆层,分析该熔覆层比粉和比能对柱节结构、临界结合结构、均匀圆柱结构的影响特性。结果当激光熔覆的比粉大于7vs/mm、比能大于200ws/mm时,熔覆层最大宽度与熔覆层结合宽度的比值大于1.41,熔覆层和基体之间出现间隙,使熔融合金粉末在熔覆过程中沿着垂直于基体方向塌陷,形成了明显柱节结构的熔覆层;当比能为200 ws/mm、比粉小于5vs/mm时,熔覆层的宏观形貌为均匀圆柱形结构,且熔覆层最大宽度与基体和NiWC25的结合宽度比值为1;当比粉大于7 vs/mm、比能小于100 ws/mm时,NiWC25和基体出现临界熔覆层,甚至出现基体和熔融Ni WC25合金粉末脱离现象。结论只要激光熔覆的比粉在3～5 vs/mm、比能在100～200 ws/mm范围内变动时,不仅能保证熔覆层无任何柱节结构,且基体和NiWC25结合宽度与熔覆层最大宽度比值恒等于1,从而使基体与NiWC25合金具有良好的冶金结合性能。     

FGH96合金微观组织和力学性能调控研究

利用电子探针、场发射扫描电镜等先进检测手段分析了粉末冶金FGH96合金在不同固溶热处理条件下的组织演变和力学性能。结果表明：通过电子探针分析粉末冶金FGH96合金涡轮盘边缘部分,发现可观察到亮白色颗粒状的硼化物相,对照元素面扫描图像,可以判定硼化物相主要为富含元素W和Mo;随着固溶温度从1080℃增加至1160℃,抗拉强度和屈服强度都小幅度增加,而随着冷却速率的增加抗拉强度和屈服强度相应增加;通过不同固溶温度处理后FGH96合金的蠕变性能相当,而随着冷却速率的增加,蠕变抗力大大增加。     

淬火温度对Fe-Cr-B-C合金涂层组织及硬度的影响

利用等离子堆焊工艺制备了Fe-Cr-B-C合金涂层,并对其进行了不同温度(850、950和1050 ℃)的淬火处理。利用OM、SEM、XRD研究了合金涂层不同温度淬火后的显微组织,利用显微硬度计对合金涂层的硬度进行了测试。结果表明:堆焊态Fe-Cr-B-C合金涂层的显微组织由树枝晶基体和网状硼碳化物组成;经1050 ℃淬火处理的Fe-Cr-B-C合金涂层网状硼碳化物回溶、球化,硬度达64.3 HRC,综合性能最优。     

Local enhancement of the material properties of aluminium sheets by a combination of additive manufacturing and friction stir processing

Friction stir processing (FSP) is combined with additive manufacturing (AM) with selective laser melting to locally enhance the material properties of a metallic part. A groove inside aluminium 1060 alloy sheet is filled with an aluminium 7075 alloy powder by AM. FSP is then applied to the AMed region along the groove. The suggested technique creates a heterogeneous microstructure with alternating reinforcement-enriched and matrix-enriched regions. While the overall hardness of the stir zone (SZ) increases significantly, the heterogeneous microstructure results in a unique uneven hardness distribution in the SZ. Tensile tests confirm the effectiveness of the suggested technique.     

Microstructure and Mechanical Properties of NiTi Shape Memory Alloys by In Situ Laser Directed Energy DepositionEI北大核心CSCD

以Ni粉与Ti粉为原料,采用激光定向能量沉积(LDED)技术制备NiTi形状记忆合金。利用XRD、物相拟合、SEM、EDS和DSC等测试方法,对NiTi合金的显微组织、物相含量和物相转变进行分析,随后采用压缩圆柱样品进行形状记忆效应测试,并评估其形状记忆效应。激光能量密度较低时,NiTi合金中产生大量Ni_(4)Ti_(3)相沉淀,随着激光能量密度增加,Ni_(4)Ti_(3)相消失。激光能量密度为20.0 J/mm^(2)时,NiTi合金具有2878 MPa的压缩断裂强度与34.9%的压缩失效应变,且样品在循环20 cyc后具有88.2%形状记忆恢复率。