液氮辅助冷却条件下激光熔凝AZ31B镁合金表面改性层（英文）

激光表面熔凝技术是镁合金表面改性方法之一。为了进一步提高镁合金的表面性能,提出了液氮辅助冷却与激光熔凝相结合的方法,通过改变镁合金基体温度,加快改性层的凝固速度来改善镁合金的表面性能。结果表明,与室温氩气保护条件下相比,液氮辅助冷却条件下,镁合金表面形成一层较薄的改性层,晶粒显著细化,并在其上表层形成了大量"蠕虫状"的纳米晶,局部还出现少量的非晶组织,其显微硬度为HV 90~148,比在室温氩气保护条件下(硬度为HV 60~105)提高了约40%。在3.5%Na Cl溶液中进行电化学测试,结果表明,液氮辅助冷却条件下改性层的耐蚀性显著提高,其原因主要是由于快速凝固过程中晶粒细化、第二相β-Mg17Al12的再分配及局部非晶组织综合因素的结果。     

铝基非晶纳米晶复合涂层显微组织与腐蚀性能研究

针对钢结构材料易腐蚀问题,采用高速电弧喷涂技术在45钢表面制备了含有高非晶含量的Al-Ni-Zr非晶纳米晶复合涂层,研究了复合涂层的显微组织、宏观腐蚀性能和微区腐蚀性能。利用XRD、SEM、EDS和TEM等技术手段,确定了复合涂层微观结构中灰色组织区为非晶富集区;采用扫描Kelvin探针显微镜技术(SKPM),发现复合涂层各相腐蚀的先后顺序依次为:富Al相、氧化物相、非晶相。复合涂层显微硬度高于45钢,约为364 HV0.1。EIS拟合结果显示,复合涂层电荷转移电阻为纯Al涂层和45钢的2~4倍,具有2个时间常数,低频区受扩散过程控制,主要与腐蚀产物的堆积和扩散有关;动电位极化曲线拟合结果显示,复合涂层的自腐蚀电位正于纯Al涂层和45钢,自腐蚀电流密度为1.08 m A/cm2,分别是纯Al涂层和45钢的7/100和1/3。复合涂层的腐蚀形貌显示,涂层表面无明显点蚀,富Al相区表面附着大量的Na Cl晶体,为优先腐蚀区,而非晶富集区表面光滑平整;同时,涂层出现了腐蚀坑、微裂纹和点蚀富集等,主要与Cl-的侵蚀作用和涂层受到溶胀作用有关。     

AlNiFeSiB非晶纳米晶复合涂层的耐腐蚀性能研究

利用高速电弧喷涂快速冷却的技术优势,采用自动化高速电弧喷涂技术在45钢表面制备了AlNiFeSiB非晶纳米晶复合涂层。采用X射线衍射仪、扫描电镜、差示扫描量热仪分析了该涂层的组织与热物理性能;在3.5wt%NaCl溶液中检测了涂层的腐蚀性能。结果表明,AlNiFeSiB复合涂层具有非晶纳米晶复合结构,涂层非晶含量约为60%,孔隙率约为2.2%,涂层的玻璃转变温度(T_g)为409℃,开始晶化温度(T_x)为457℃;涂层的自腐蚀电位约为-553.7mV,腐蚀电流密度约为0.52μA/cm~2。     

金属喷涂工艺与设备

20093268热喷涂Zn-Al-Mg-RE涂层组织及耐蚀性能研究/刘燕…//金属热处理.-2008,33(11):52~54采用高速电弧喷涂(HVAS)及粉芯丝材技术制备了Zn-Al-Mg-RE涂层。结合SEM、XRD、电位-时间曲线及极化曲线等试验方法对涂层腐蚀前后表面形貌、相组成、电化学腐蚀性能进行了表征和测试。结果表明,制备的Zn-Al-Mg-RE涂层组织致密,与基体结合良好,涂层中存在提高耐蚀性的尖晶石氧化物;涂层腐蚀过程中,表面的微观孔隙能够被自身的腐蚀产物有效堵塞,从而阻止腐蚀反应的进行,其自封闭特性起到了积极作用。图6表1参620093269铁基非晶纳米晶涂层组织与冲蚀性能分析/梁秀兵…//焊接学报.-2009,30(2):61~64利用高速电弧喷涂技术成功制备了FeCrBSi Mn-NbY系和FeBSi NbCr系非晶纳米晶涂层。采用扫描电镜、X射线衍射仪等设备对涂层的组织结构进行了表征,重点分析了非晶的形成机制,并对涂层的高温冲蚀性能进行了研究。结果表明,FeCrBSi MnNbY系和FeBSi NbCr系涂层的组织主要由非晶相和α(Fe,Cr)相纳米晶组成;两种涂层结构致密,组织均匀,孔...     

金属喷涂工艺与设备

20093268热喷涂Zn-Al-Mg-RE涂层组织及耐蚀性能研究/刘燕…//金属热处理.-2008,33(11):52~54采用高速电弧喷涂(HVAS)及粉芯丝材技术制备了Zn-Al-Mg-RE涂层。结合SEM、XRD、电位-时间曲线及极化曲线等试验方法对涂层腐蚀前后表面形貌、相组成、电化学腐蚀性能进行了表征和测试。结果表明,制备的Zn-Al-Mg-RE涂层组织致密,与基体结合良好,涂层中存在提高耐蚀性的尖晶石氧化物;涂层腐蚀过程中,表面的微观孔隙能够被自身的腐蚀产物有效堵塞,从而阻止腐蚀反应的进行,其自封闭特性起到了积极作用。图6表1参620093269铁基非晶纳米晶涂层组织与冲蚀性能分析/梁秀兵…//焊接学报.-2009,30(2):61~64利用高速电弧喷涂技术成功制备了FeCrBSi Mn-NbY系和FeBSi NbCr系非晶纳米晶涂层。采用扫描电镜、X射线衍射仪等设备对涂层的组织结构进行了表征,重点分析了非晶的形成机制,并对涂层的高温冲蚀性能进行了研究。结果表明,FeCrBSi MnNbY系和FeBSi NbCr系涂层的组织主要由非晶相和α(Fe,Cr)相纳米晶组成;两种涂层结构致密,组织均匀,孔...     

Mg67Zn28Ca5合金激光表面非晶化处理及其生物腐蚀性能研究

Mg-Zn-Ca合金因其较好的力学性能、良好的生物相容性和优异的可降解性，有望在人体骨组织植入材料得到推广应用，但由于镁合金耐生物腐蚀性能较差，限制了其临床的进一步应用。通过激光表面非晶化处理对共晶成分的Mg67Zn28Ca5合金进行了表面改性，研究了激光扫描速度对Mg67Zn28Ca5 合金表面非晶复合涂层的显微组织和相组成的影响；测试了合金表面改性前后在人工模拟体液中的生物腐蚀行为。研究结果表明，经激光表面非晶化处理后样品表面主要由大量的非晶和极少量的晶态物质组成。随着激光扫描速度的增大，合金表面形成的非晶相越多。晶相的形成主要是受到后续激光加工的热影响而产生热激活，部分非晶相发生了形核长大。与铸态镁合金相比，非晶复合涂层在人工模拟体液中的腐蚀电位正向偏移了0.16 V，腐蚀电流密度下降了约13倍。合金表面少量晶相的存在，使之成为表面腐蚀的活性通道，对合金表面的腐蚀性能产生轻微的影响。通过激光表面改性处理，可有效改善Mg67Zn28Ca5合金的耐生物腐蚀性能，在生物医用植入方面展现出良好的应用前景。     

Fe基非晶涂层厚度与其爆炸喷涂沉积特性及性能

目的 评估沉积厚度对Fe基非晶涂层在殷瓦钢基体上服役性能的影响。方法 利用爆炸喷涂在殷瓦钢表面沉积了4种不同厚度(d_AC1≈50μm,d_AC2≈150μm,d_AC3≈250μm,d_AC4≈500μm)的Fe基非晶涂层,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、维氏显微硬度计、纳米压痕仪、液压式万能试验机、电化学工作站等,研究了涂层的微观结构、物相组成、显微硬度、弹性模量、残余应力、结合强度和电化学腐蚀特性。结果 不同厚度Fe基非晶涂层均未出现明显的晶化现象,AC1涂层的孔隙率明显较高(2.8%～1.4%),在厚度增至AC3时涂层与基体界面出现了明显的裂纹,且裂纹随着厚度的增加继续恶化,至AC4时在截面形貌上仅观察到少量界面结合连接区域;随着涂层厚度的增加,涂层孔隙率、冷却残余拉应力和结合强度显著降低,显微硬度和弹性模量略有上升。AC1涂层因形成了电偶腐蚀,从而加剧了基体腐蚀,不具备耐腐蚀防护能力。当涂层厚度达到AC3后,涂层的腐蚀电流密度小于基体的腐蚀电流密度,其腐蚀电位和极化电阻均高于...     

铝基非晶纳米晶复合涂层研究

采用自动化高速电弧喷涂系统,用自行研制的粉芯丝材,在AZ91镁合金基体表面上制备出Al-Ni-Y-Co非晶纳米晶复合涂层.采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)分析了Al-Ni-Y-Co非晶纳米晶复合涂层的微观形貌和组织结构,结果表明Al-Ni-Y-Co非晶纳米晶复合涂层是由非晶相和纳米晶化相共同组成的,涂层结构致密,孔隙率约为1.8%.Al-Ni-Y-Co非晶纳米晶复合涂层的平均显微Vickers硬度值为311.7 HV0 1,结合强度为26.8 MPa.涂层的抗磨损耐腐蚀性能优于Al涂层和AZ91镁合金基体;其相对耐磨性约为Al涂层的10倍,为AZ91镁合金的6倍;其自腐蚀电位值正于Al涂层及AZ91镁合金,自腐蚀电流密度值约为Al涂层的1/2,AZ91镁合金的1/5;其腐蚀后的表面形貌比Al涂层和AZ91镁合金平整,点蚀较少.Al-Ni-Y-Co非晶纳米晶复合涂层的耐磨防腐综合性能优异.     

等离子喷涂WC/Co涂层耐中性盐雾腐蚀性能

采用等离子喷涂法在普通铸铁基体上制备了WC/Co涂层,通过扫描电镜(SEM),能谱分析(EDS)和X射线衍射(XRD)等手段对WC/Co涂层微观组织与结构进行了观察和表征。对WC/Co涂层进行中性盐雾腐蚀实验,分析了表面组织形貌以及腐蚀产物成份,研究了WC/Co涂层的盐雾腐蚀类型,并对其抗盐雾腐蚀机理进行了探讨。结果表明,等离子喷涂制备的WC/Co涂层物相主要以W2C和C相为主,盐雾腐蚀后其主要成份没有发生变化;铸铁表面腐蚀严重,其腐蚀类型以全面腐蚀和应力腐蚀破裂为主;WC/Co涂层表面腐蚀比较轻微,其腐蚀类型以选择性腐蚀为主,应力腐蚀破裂为辅;WC/Co涂层抗腐蚀性能远优于铸铁基体,有效地提高了喷涂后铸铁基体的抗盐雾腐蚀性能。     

等离子喷涂工艺对锅炉管束用Fe 基非晶涂层组织结构和耐蚀性能的影响

目的研究等离子喷涂功率和喷涂时间对锅炉管束用Fe基非晶涂层的相组成、微观组织结构及涂层耐蚀性能的影响。方法通过X射线衍射、扫描电子显微镜和三电极电化学研究进行分析。结果涂层主要由非晶相组成,表面较为平整致密;随着喷涂功率和喷涂时间的增加,涂层非晶相含量降低,孔隙率降低,致密性升高。非晶涂层在0.5mol/L H2SO4溶液和在3.5%(质量分数)NaCl溶液中均表现出良好的钝化作用,在0.5mol/L H2SO4溶液中钝化区较宽,在3.5%NaCl溶液中自腐蚀电流密度较低。随喷涂功率和时间的增加,阳极极化曲线钝化区加宽,电流密度降低。结论喷涂功率升高会导致涂层孔隙率下降,喷涂时间增加则致使涂层厚度增加,腐蚀介质渗透到基体的表面路径和阻力增加,从而可以进一步改善Fe基非晶涂层的耐蚀性能。     

激光熔覆制备高熵合金涂层的研究进展

激光熔覆技术具有高的冷却速度、低的稀释率、涂层与基体冶金结合等优点,采用激光熔覆技术制备耐磨性和耐腐蚀好的高熵合金涂层是近几年高熵合金领域的研究热点之一。首先概括了激光熔覆技术制备的高熵合金体系及组织结构特征,大多高熵合金涂层以固溶相为主,少数合金涂层形成了非晶相,与熔炼制备高熵合金块体材料相比,涂层组织具有均匀、细小致密等特点。然后介绍了涂层的性能特征,涂层具有较高的硬度、良好的耐磨性,同时指明高耐磨性涂层不仅具有高的硬度,同时还需要具有一定的塑韧性。涂层合金中大多包含有Al、Cr、Si和Co等形成稳定氧化膜的元素,呈现优异的抗腐蚀性能。随后重点概述了合金元素（Al、Mo、V、Ti、B、Ni、Nb和Cu等）、熔覆工艺参数（激光功率、扫描速度和预制层粉末厚度）和热处理工艺对涂层组织结构和性能的影响规律。其中,熔覆工艺参数对涂层组织结构和性能的影响研究相对较少,将是未来研究的重点内容之一。最后对激光熔覆技术制备高熵合金涂层存在的问题和未来的研究方向做了展望。     

TIG Cladding + Laser Remelting of ZrAlNiCu Amorphous Coating

为了解决传统激光熔覆非晶方法的不足,进行了TIG熔覆+激光重熔制备非晶涂层的尝试。在对Zr65Ni10Al7.5Cu17.5粉末进行TIG熔覆之后,又对熔覆层进行了激光重熔。TIG熔覆有利于与基材良好的结合、减少裂纹和气孔、有利于熔覆层成分的均匀化,激光重熔又可以提供极快的冷却速度并利于非晶的形成。随后对该涂层进行了微观组织、能谱、相组成、腐蚀性能及显微硬度的分析。整个涂层成分均匀,冶金结合良好,微观组织由晶体与非晶体组成,其中TIG熔覆+激光重熔涂层非晶体所占体积分数高于相同工艺下的传统激光熔覆层;该涂层显微硬度HV较传统激光熔覆层高1330 MPa;腐蚀电位较传统激光熔覆层高0.07 V,腐蚀电流更是降低了10倍以上。     

钛合金表面激光熔覆陶瓷涂层的研究进展

针对钛合金在实际应用过程中存在硬度低、耐磨性差、高温易氧化以及生物活性低等问题,国内外学者利用陶瓷材料较高的硬度、优异的耐磨性和高温抗氧化性能的特点,以及激光熔覆技术可以实现涂层与基材的冶金结合,较高的冷却速率使涂层内部晶粒得到细化的优势,开展了钛合金表面激光熔覆陶瓷涂层的广泛研究。首先简要概括了钛合金表面激光熔覆陶瓷材料的特点,介绍了在激光熔覆过程中常见的陶瓷材料以及所具备的特殊性能。从陶瓷涂层制备方式和陶瓷材料体现的功能两个方面,综述了国内外的研究特点、现状和进展。对比分析了激光制备纯陶瓷涂层、激光制备陶瓷与金属合金复合涂层、激光原位合成陶瓷复合涂层、激光制备陶瓷梯度涂层的优缺点。介绍了在钛合金表面激光熔覆耐磨涂层、高温抗氧化涂层、耐蚀涂层和生物涂层的进展,分析了陶瓷材料在提高相关性能时所发挥的作用。最后针对钛合金表面激光熔覆陶瓷材料存在的问题,对钛合金表面激光熔覆陶瓷涂层未来的发展趋势进行了讨论与展望。     

激光熔覆WC增强Ni基复合涂层的研究进展

激光熔覆是一种新型表面改性技术,具有能量密度高、稀释率可控、涂层与基体呈现良好的冶金结合等优点,且快热快冷的特性有利于在基材表面形成具有细小致密组织的涂层,从而获得耐磨耐蚀等优异性能.WC增强Ni基复合涂层因兼具陶瓷材料优异的耐高温、耐磨性和金属材料良好的强韧性,近些年成为激光熔覆研究领域的热点.综述了激光熔覆WC增强...     

激光熔覆高熵合金涂层的耐腐蚀性能研究进展

利用激光熔覆技术制备的高熵合金涂层已成为一种新兴的绿色清洁耐腐蚀涂层.为了最大程度发挥高熵合金涂层的耐腐蚀防护性能,需要探究激光熔覆高熵合金涂层耐腐蚀性能的影响因素及影响机理.首先阐述了高熵合金理论以及利用激光熔覆技术制备高熵合金涂层的优势,总结了高熵合金激光熔覆涂层优异耐腐蚀特性及耐腐蚀强化机理.重点综述了高熵合金元素组成、激光熔覆工艺参数、涂层后处理工艺以及服役温度4个因素,对高熵合金激光熔覆涂层耐腐蚀性能的影响规律与影响机理.高熵合金中适当添加Ni、Al、Ti等元素,在一定程度上可以提高涂层的耐腐蚀性,但是随着元素含量的进一步增加,由于高熵合金涂层的物相组成改变、晶格畸变严重、元素偏析加剧,可能导致涂层的耐腐蚀性能降低.适宜的激光加工参数可以使涂层具有较好的耐腐蚀性,原因在于涂层的缺陷较少、组织细密均匀.退火、激光重熔、超声冲击处理等涂层后处理工艺,通过改变高熵合金涂层的物相组成以及微观组织特征,来提高其耐腐蚀性.激光熔覆高熵合金涂层的服役环境温度越高,则腐蚀速率越快.最后,对激光熔覆高熵合金涂层的耐腐蚀性能强化方法进行了总结与展望.     

Amorphization of Fe38Ni30Si16B14V2 surface layers by laser cladding

Fe38Ni30Si16B14V2 amorphous composite coatings were fabricated by laser cladding on AISI 1045 steel in order to increase the wear resistance. The phase and microstructure of the coatings were analyzed by X-ray diffractometry and transmission electron microscopy. The wear properties of the coatings were also investigated by means of sliding wear test. The results show that the coating consists of amorphous phase in majority and nanocrystalline phase in minority. The amorphous coatings can be obtained while the scanning speed is 3 500 mm/min and the laser power is 4.8 kW. With increase of the laser power, the amorphous phase in the coating increases when it is lower than 4.8 kW. A gradient distribution of the microhardness ranges from Hv0.2 1 208 to Hv0.2 891 in the coating from top surface of the coating to the substrate. The amorphous coating is found to possess better property of wear than AISI 1045 steel substrate.     

激光熔覆Ni_(59.35)Nb_(34.45)Sn_(6.2)非晶复合涂层组织与性能研究

为了达到研究预置激光熔覆可以在45钢上制备Ni基非晶合金涂层的目的,采用非晶形成能力三判据原则及非晶成分团簇线定律法则,选择了采用常规非晶合金制备方法中具有极大玻璃形成能力(GAT)的Ni_(59.35)Nb_(34.45)Sn_(6.2)合金粉末,在保护气氛下,制备非晶涂层,并对不同输出功率下得到的涂层进行微观组织和结构表征及性能测试.结果表明:激光熔覆Ni_(59.35)Nb_(34.45)Sn_(6.2)涂层中除含有非晶相外还含有Nb_3Sn、Nb_2Ni、Ni_3Sn_2及Ni和Sn的氧化物相.当激光功率为3300 W时,熔覆层表层显微硬度值最大为1638.1 HK;涂层由于非晶相的存在耐蚀性有明显提高,在该功率下致盹电流密度和维钝电流密度都达到最小,分别为1.3537 mA/cm~2和0.2652 mA/cm~2.     

Fabrication of Ni34.1Fe27.9B18Si18Nb2 amorphous matrix coating on mild steel by laser processing

Ni34.1Fe27.9B18Si18Nb2 coating was deposited on mild steel substrate using high power laser cladding followed by laser remelting process.The laser processing was conducted by the powder feeding method using low purity materials without shielding box.To learn the surface amorphous matrix coating forming mechanism,the coating without remelting process was also studied.The phases and microstructures were analyzed by X-ray diffraction (XRD),scanning-and transmission-electron microscopy(SEM,TEM).The microhardncss and corrosion resistance property of the coating were also measured.The results of SEM,XRD and TEM analysis show that the remelted coating has an amorphous matrix layer embedded with some crystals due to high cooling rate during remelting process.The crystals phases are identified as Fe2B phase,γ(Fe,Ni)phase and α-Fe phase.No oxidation phases are found in the coating surface.Hardness profiles reveal microhardness more than 1100 HV0.5over the full depth of the amorphous matrix layer,while the unrerntled coating and the substrate show relatively lower hardness than the remelted layer.Corrosion resistance tests exhibit that the remelted coating is nobler than the unremelted coating and the substrate material.     

高熵合金涂层的研究进展

高熵合金涂层在工程实际应用中较传统合金具有良好的前景,对近年来高熵合金涂层的研究进展进行了概述。首先对制备高熵合金涂层的表面熔覆技术进行详细的介绍,其中包括激光熔覆技术、等离子熔覆技术、氩弧熔覆技术,分析了各表面熔覆技术的优缺点;然后总结了高熵合金涂层的组织及性能特征,涂层中相的组成包括:固溶体相、金属间化合物、纳米析出相、非晶相;性能上,高熵合金涂层由于各种效应的作用,具有高强度及硬度、优异的耐磨性、良好的耐腐蚀性及高温抗氧化性等一系列优异的性能;而后进一步分析了表面熔覆技术工艺参数对高熵合金涂层质量的影响规律、合金元素对高熵合金涂层性能的影响及热处理对高熵合金涂层相组织演变的影响;最后对高熵合金涂层的应用前景及其未来的研究方向进行展望。     

316L不锈钢表面激光熔覆钴基合金组织及锌蚀机理

采用半导体激光器在316L不锈钢表面制备钴基合金熔覆层,对激光熔覆层的组织形貌、成分、结构及锌蚀机理进行了系统研究.结果表明,选择优化的激光辐照工艺参数,获得的钴基合金熔覆层表面平整、无裂纹、与基材呈良好的冶金结合.钴基合金熔覆层主要由γ-Co,M₂₃C₆及耐腐蚀性能优异的Laves相Co₃Mo₂Si和少量硬质耐磨相Co₆W₆C组成.在460℃熔融锌中腐蚀试验表明,钴基合金熔覆层的锌蚀机理为选择性腐蚀,熔覆层表层出现一层亮白色腐蚀过渡层,在过渡层内钴基固溶体基体优先发生腐蚀,导致Laves相剥落,从而形成了锌液对钴基合金熔覆层的进一步腐蚀.