S31000不锈钢表面激光熔覆Stellite12合金层的组织和性能

针对高温阀门密封副易发生擦伤、碰伤等问题,采用激光熔覆技术在S31000不锈钢密封副基体表面制备了Stellite12合金层。通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪、显微硬度计及均匀腐蚀全浸试验,研究了熔覆层微观组织、显微硬度和均匀腐蚀性能。结果表明,熔覆层与基体形成了良好的冶金结合,微观组织主要由平面晶、柱状晶和等轴晶的枝晶结构组成。熔覆层显微硬度较高,平均显微硬度为600.68 HV0.3;基体的显微硬度最低,平均显微硬度为204.57 HV0.3。相比于S31000不锈钢的腐蚀速率,表面激光熔覆Stellite12合金后,腐蚀速率显著降低。同时,S31000不锈钢表现出尺寸不均的腐蚀坑现象,Stellite12合金层表现出较均匀的腐蚀行为,但在晶界处的腐蚀现象比晶内更为明显。     

9%Cr钢表面激光熔覆制备低Cr合金改性层组织及Cr含量分析

目的通过对比分析1CrMo合金激光熔覆和埋弧堆焊层中Cr元素含量分布,研究激光熔覆替代堆焊技术用于9%Cr钢汽轮机转子轴颈表面改性的可行性。方法采用与1CrMo合金焊丝成分相同的合金粉末作为激光熔覆材料,利用半导体激光熔覆系统在9%Cr钢表面制备低Cr合金熔覆层。用直读光谱仪、金相显微镜、扫描电镜和显微硬度计等仪器,分析熔覆层中Cr含量分布、熔覆层组织结构和性能,并与堆焊层进行了对比。结果利用激光熔覆技术成功在9%Cr钢表面制备了不同厚度、无缺陷的1CrMo合金熔覆层,熔覆层组织主要由铁素体和颗粒状碳化物相构成。多层熔覆层硬度在220～250HV0.3之间,与基体硬度接近。激光熔覆可有效减少基体对熔覆层的稀释,熔覆层中Cr含量降低明显,在熔覆层约2 mm厚处的Cr含量已低于2%的工作面Cr含量要求,而堆焊需8 mm左右才能达到相同的降Cr效果,激光熔覆所需熔覆层数明显少于埋弧堆焊法的堆焊层数。结论与堆焊相比,激光熔覆用于9%Cr钢汽轮机转子轴颈表面改性需熔覆层数少,表面降Cr效率更高。     

光纤激光熔覆铁基合金粉末对45钢表面组织和性能的影响

利用IPG-3000 W光纤连续激光器和激光同轴送粉方式在45钢表面熔覆铁基合金粉末,利用金相显微镜、显微硬度计、X射线衍射仪等,分析研究激光熔覆铁基合金粉末对45钢微观组织、显微硬度的影响。结果表明:45钢光纤激光熔覆层的微观组织为胞状晶、柱状晶、树枝晶和等轴晶,主要物相为Ni-Cr-Fe、γ-[Fe,Ni];当激光功率为600 W,扫描速度为0.3 m/s,送粉速率为0.8 g/h,靠近结合面一侧的熔覆层处最大硬度值为560 HV。对比单道和多道搭接熔覆层硬度,发现多道搭接熔覆层硬度较单道熔覆层硬度降低10~40 HV     

高速激光熔覆铁基TY-2合金组织及力学性能分析

目的 通过与激光熔覆进行对比,探究高速激光熔覆铁基TY-2合金的显微组织及力学性能.方法 采用高速激光熔覆技术在27SiMn不锈钢基体上制备铁基TY-2合金熔覆层.利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计,对熔覆层的显微组织、物相结构及力学性能进行分析测试,对比研究高速激光熔覆与激光熔覆铁基TY-2合金熔覆层的显微组织和力学性能.结果 与激光熔覆层相比,获得的高速激光熔覆层均匀致密,无裂纹,孔隙与夹杂较少,与基体形成良好的冶金结合.激光熔覆层的组织以粗大的柱状晶为主,高速激光熔覆层的组织以尺寸为5～10μm的细小晶粒为主.高速激光熔覆层与原始粉末的物相一致,包含(Fe,Ni)、Cr0.19Fe0.7Ni0.11和Fe-Cr等相.激光熔覆层与原始粉末的物相有所差别,高能量密度导致CaNi3C0.5金属间化合物的生成.高速激光熔覆层的平均硬度为604HV0.3,相比激光熔覆层(543HV0.3)提高了9.4％.结论 高速激光熔覆的总能量较低,为激光熔覆总能量的77.9％,其中高速粒子携带的动能占高速激光熔覆总能量的17.7％.高速激光熔覆可实现低能量下的高效熔覆,熔覆层的组织更加细小,成分更加均匀,硬度更高.     

高速钢轧辊的激光熔覆试验研究

采用500W脉冲激光器对冶金精密轧辊进行激光熔覆Ni+WC粉末,用金相显微镜和扫描电镜对熔覆层显微组织和成分分布进行分析,并用显微硬度计测试硬度.结果表明:涂层与基体为冶金结合,涂层的显微组织细化;激光熔覆层表面硬度高达1076HV,而基材硬度为655HV.     

激光熔覆316L不锈钢涂层组织和性能的研究

目的提高45#钢的使用性能和耐蚀性。方法以316L不锈钢粉末为熔覆材料,在45钢退火基体表面制备不锈钢熔覆层,采用CCD中心组合设计,利用金相法检测熔覆层的几何形貌参数,利用光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)分析熔覆层的显微组织,采用显微硬度计和磨损试验机测试熔覆层的显微硬度和磨损性能,利用电位极化曲线测试熔覆层的耐腐蚀性能。结果当激光功率为600 W,扫描速度为22.5mm/s,送粉速率为0.18 r/min时,熔覆层与基体呈良好的冶金结合。熔覆层的硬度在461.3~559.8HV,是基材硬度的2倍左右;磨损量为0.0146 g,是基材的0.1倍;摩擦系数较为稳定,保持在0.5左右,是基材的0.3倍左右;自腐蚀电流密度为3.274×10~(-7) A/cm~2,是基材的0.7倍左右。结论在45钢表面激光熔覆316L不锈钢涂层后,可有效提高其耐磨性和耐蚀性。     

液压支架激光熔覆强化层的组织与性能

利用激光熔覆技术对液压支架立柱表面进行激光熔覆再制造强化,采用OM、XRD对熔覆层的组织结构进行观察分析,对激光熔覆层的显微硬度、耐腐蚀性能进行测试分析。结果表明:激光熔覆层与基材呈冶金结合,结合力强,显微组织主要由熔覆层底部的平面柱状晶、心部的枝晶和表层的等轴晶组成,组成相主要有α-Fe、Fe Cr、Fe Ni、Fe B等。激光熔覆层硬度达到712 HV0. 1,约为基材的2. 5倍,耐腐蚀性能较基材27SiMn提高5倍以上。液压支架经激光熔覆技术再制造强化后的综合性能显著提高,有效延长液压支架的使用寿命。     

Ti6Al4V合金表面激光熔覆钛基复合涂层的显微组织研究

在Ti6Al4V合金表面预置Ti和Cr3C2混合粉末,采用横流CO2激光进行熔覆试验,制备出了原位自生的TiC颗粒增强的钛基复合涂层.利用SEM、XRD等手段对激光熔覆层的组织、成分、物相进行了分析,测试了激光熔覆层的显微硬度.结果表明,熔覆层不同位置,组织形态不同,TiC在熔覆层表层以树枝晶形态存在,而在熔覆层底部为近球状颗粒.熔覆层与基材之间形成良好的冶金结合.熔覆层显微硬度在600～800 HV0.5之间,约为基材硬度的2～3倍.     

15CrMo钢表面熔覆Ni-Cr-B-Si合金层的组织及性能

采用火焰喷涂的方法在15CrMo钢表面预置一层约0.4 mm厚的Ni-Cr-B-Si合金层,然后利用微束等离子弧作为热源进行重熔.通过试验深入分析了熔覆层与基材的结合界面、显微组织及成分分布情况,测试了熔覆层的显微硬度、耐磨性及抗腐蚀性等,并与基材进行了对比.结果表明,通过火焰喷涂+微束等离子弧重熔方法相结合制备的Ni-Cr-B-Si熔覆层,组织致密,界面清晰,成分过渡平缓,与基体达到良好的冶金结合;在优化工艺参数下熔覆层表面形成大量的等轴晶;由基材到熔覆层显微硬度呈阶梯分布,与基材220 HV0.025相比,熔覆层显微硬度提高到500～750 HV0.025,耐磨性也得到显著提高;电化学试验结果表明,在3.5%的NaCl腐蚀溶液中经微束等离子弧熔覆的镍基合金涂层的耐蚀性明显高于基材.     

TiB_2对Ni60激光熔覆层组织与显微硬度的影响

为了提高工程部件的表面性能,以Ni60合金粉末和TiB_2陶瓷颗粒为熔敷材料,采用激光熔覆技术在Q550钢基体表面制备复合熔覆层。分析单一Ni60合金粉末及不同质量分数的TiB_2与Ni60混合粉末对熔覆层组织及显微硬度的影响。研究表明,熔覆层内未发现裂纹、气孔等缺陷,在熔覆层与热影响区的界面有一条明显的白亮带,冶金结合良好。混合粉末制备的熔覆层结晶形态从结合区到表层依次为平面晶、胞状晶或树枝晶及等轴晶。随着TiB_2质量分数的增加,由树枝晶主干向横向伸出的细密二次轴数量增多,熔覆层组织细化。熔覆粉末为Ni60+5%TiB_2时制备的熔敷层显微硬度值最高达644HV0.2,比基材(约220HV0.2)提高了近3倍;TiB_2含量增至25%时,熔覆层内由于TiB_2硬质相过多,发生聚集现象,不利于表面强化。     

激光功率对 WO3-V2O5-C 镍基熔覆层硬度的影响

采用激光熔覆技术,在45#钢表面制备WO3-V2O5-C镍基熔覆层。分析了熔覆层的显微组织,测试了熔覆层的显微硬度,研究了熔覆粉末中WO3-V2O5-C的含量及激光功率对熔覆层硬度的影响。结果表明:采用WO3+V2O5+C质量分数为25%的熔覆粉末,以1.4 kW功率进行激光熔覆,所得熔覆层硬度最高,平均值高达1400HV0.3,可大大提高材料的耐磨性。     

核阀密封面激光熔覆无钨低碳中钴合金粉末

在0Cr18Ni12Mo3Ti不锈钢核阀试样表面进行了FCo-5合金粉末的单道激光熔覆。研究了熔覆层的显微组织特征、相结构,并讨论了与显微硬度的对应关系。试验结果表明:具有无钨低碳中钴特点的FCo-5合金粉末激光熔覆层与基体达到了良好的冶金结合;熔覆层组织主要为γ-Co奥氏体枝晶、枝晶间大量共晶组织及原位生成的Cr23C6颗粒相;熔覆层横截面显微硬度曲线呈"类M型"分布,最低硬度值较基体提高了192 HV0.2以上;弥散分布的Cr23C6颗粒对提高密封面的耐磨性非常有利。FCo-5合金粉末熔敷金属符合核阀密封面堆焊材料的技术要求,可以替代高钴含量的Stellite合金,并有益于减少二次污染、降低核阀成本。     

液压支架材料表面激光熔覆Ni60高硬耐磨涂层的性能

为实现损伤液压支架立柱的再制造修复,采用激光熔覆技术在液压支架立柱材料27SiMn钢表面制备Ni60合金涂层。通过正交试验法研究激光工艺参数对涂层稀释率的影响规律并确定最优工艺参数。利用超景深显微镜、显微硬度计及摩擦磨损试验机等分析了涂层的显微组织、硬度及耐磨性能。结果表明,影响熔覆层稀释率的因素由大到小依次为：激光功率>扫描速度>送粉速度>离焦量。以稀释率为指标的最佳工艺参数组合为A₁B₃C₃D₃,即激光功率为1500 W、扫描速度为22 mm/s、离焦量为+1 mm、送粉速度为12 g/min。熔覆层整体晶粒细小均匀,涂层上部主要由等轴晶组成,中部主要由等轴晶和树枝晶组成,下部则主要由沿熔合界面生长的胞状晶及柱状晶组成。熔覆层的平均硬度值为729.5 HV0.5,是基体硬度的2.32倍,最高硬度出现在熔覆层顶部的等轴晶区,为756.9 HV0.5。熔覆层的显微硬度压痕棱边平直、四角光滑无裂纹,具有良好的韧性。熔覆层的摩擦系数明显低于基材,且稳定性好于基材,磨损量仅为基材的58%...     

1Cr18Ni9Ti 不锈钢表面电火花熔覆 WC 涂层特性研究

目的研究1Cr18Ni9Ti不锈钢经电火花强化后,WC涂层的显微组织和性能。方法采用电火花熔覆技术在不锈钢1Cr18Ni9Ti基体表面制备WC熔覆层,并分析熔覆层的表面形貌、显微组织、显微硬度、耐磨性,采用线性极化法研究熔覆层在3.5%(质量分数)Na Cl腐蚀溶液中的耐腐蚀性能。结果熔覆层组织均匀、连续、致密,与基体呈冶金结合。显微硬度最大值达到1680HV0.3,平均值为1336HV0.3,比不锈钢基材提高了4倍,耐磨性是不锈钢基材的4倍。在3.5%Na Cl腐蚀溶液中,熔覆层的自腐蚀电位较不锈钢减小了约165 m V,击破电位低于不锈钢基材,维钝电流密度高于不锈钢基材。结论熔覆层具有高硬度和高耐磨性能,磨损机理主要是粘着磨损和磨粒磨损,但在3.5%Na Cl腐蚀体系中,耐腐蚀性能低于1Cr18Ni9Ti不锈钢。     

纳米Y2O3-Co基合金激光熔覆复合涂层的分析

采用纳米Y2O3和Co基合金粉末,并利用激光表面熔覆技术和堆焊技术在Ni基合金基体上制备了纳米Y2O3-Co基合金复合涂层.运用扫描电镜(SEM)等测试方法,研究了复合涂层的显微组织和显微硬度,通过磨损试验和腐蚀试验分析了激光熔覆涂层和单一堆焊层的耐磨性和耐蚀性.结果表明,激光熔覆层显微组织由熔合区、细等轴状枝晶区及粗枝晶区构成;激光熔覆层的显微硬度由堆焊层的512.8 HV提高到868.9HV;激光熔覆层的耐磨性提高了51.2倍,40 min磨损量由堆焊层的25.6 mg降低到激光熔覆层的0.5 mg;激光熔覆层在10%HCl、10% HNO3和10% NaOH中的耐腐蚀性均比堆焊表面有明显改善.     

304不锈钢表面激光熔覆Ni60/石墨/MoS_2复合涂层组织

针对国内核电站再热双阀组阀杆表面乙炔气堆焊Co Cr W制备耐磨焊层无法满足60年服役寿命要求的问题,在阀杆材料(304不锈钢)表面激光熔覆Ni60/石墨/Mo S2复合涂层。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和显微硬度检测等技术研究了熔覆层组织结构、相组成、显微硬度。结果表明,试样C2熔覆层从底部到顶部,熔覆层晶体依次为:平面晶、胞状晶、胞-树枝状晶、柱状树枝晶、等轴树枝晶,且平均硬度最高,为990 HV0.3。随着激光功率的升高,各类熔覆层硬度的波动幅度逐渐减小,硬质相的分布也随之越来越均匀。     

电站设备转子轴颈等离子弧增材修复的组织与性能

针对电站设备转子轴颈的现场修复要求,采用微束等离子熔覆技术,在20Cr2NiMo材料表面实现了不预热单层多道增材熔覆316L合金,分析了熔覆层与热影响区的组织、硬度、化学成分和力学性能. 结果表明,熔覆层与基材完全冶金结合,熔覆层与热影响区无裂纹等缺陷;316L熔覆层组织为奥氏体 + δ铁素体,一次热影响区可分为脱碳区、粗晶区、细晶区、混晶区,且粗晶区因二次热循环而粗化、细化与软化. 316L熔覆层硬度与基材相差小,一次粗晶区硬度最高,但二次粗晶区硬度在476 HV0.3以下,热影响区宽度约为2.5 mm;热影响区抗剪强度高于基材,但基材塑性更好.     

激光增材制造Fe-Cr-Ni合金的组织和性能

采用激光增材制造工艺方法,在45钢基体表面熔覆两种合金元素含量不同的Fe-Cr-Ni合金涂层。测试了熔覆层的显微硬度和耐磨性;借助光学显微镜、扫描电镜及X射线衍射仪对熔覆层进行了研究。结果表明,激光熔覆后产生大量细小等轴晶,且合金粉末Ni含量为11.41%的熔覆层硬度较低,易发生粘着磨损;合金粉末Ni含量为4.12%的熔覆层显微硬度较高,抗粘着磨损性能较好。     

激光熔覆工艺参数对Fe-Cr-B合金涂层组织和硬度的影响

利用6 kW光纤激光器在Cr12MoV模具钢表面激光熔覆Fe-Cr-B合金涂层。运用金相显微镜和显微硬度仪,研究了激光功率、扫描速度、送粉率对熔覆层成形、尺寸、稀释率及组织结构和微观硬度的影响。结果表明:熔覆层组织主要由平面晶、树枝晶和等轴晶构成。理想的工艺参数为激光功率(P)2000 W,扫描速度(V1)4 mm/s,送粉率(V2)15 g/min。该工艺参数下熔覆层晶粒细小,与基体呈现良好冶金结合,稀释率为9.8%,熔覆层显微硬度平均高达1000 HV。     

AA6063铝合金表面激光熔覆TiC/Al_3 Ti复合材料涂层

将Al、Ti和TiC 粉末预涂在AA6063铝合金表面,采用激光熔覆法制备了TiC/Al_3Ti复合材料涂层,分析了激光熔覆层的显微组织和硬度分布.结果表明,采用合适的激光工艺可获得无裂纹和孔洞且表面平整的熔覆层.熔覆层由枝晶状Al_3Ti、枝晶间α-Al和均匀分布的TiC颗粒组成,TiC颗粒在激光辐照过程中未发生熔解,熔覆层与基材的界面结合良好.随与熔覆层表面距离的增加,Al_3Ti枝晶的尺寸变大,α-Al的含量减少.激光熔覆层的硬度可达700 HV0.2,显著改善了AA6063铝合金的表面硬度.