氧化锆掺杂激光熔覆涂层成形、结构与增韧机制

本文利用氧化锆陶瓷在不同凝固成形条件下具有相结构变化的特点,将其作为激光熔覆涂层的增韧相.激光熔覆试验结果表明含氧化锆增韧激光熔覆涂层成形关键在于控制熔池熔体的流动性,低的激光线功率密度有助于分层现象的消除:扫描电镜和能谱分析表明氧化锆陶瓷在熔覆层中没有显著的富集,且点状弥散分布较均匀,同时XRD图谱证明激光熔覆层中氧化锆为单斜相结构,达到了利用氧化锆相变消除残余热应力裂纹的目的,从而可以解决激光熔覆裂纹产生的关键问题.     

钒氮合金对激光熔覆钴基合金涂层组织和耐磨性的影响

利用5 kW CO2连续激光,在低碳钢表面熔覆钴基合金和添加钒氮合金的钴基合金涂层.采用光学显微镜(OP)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)研究了熔覆层的显微组织和相结构;利用显微硬度计及滑动磨损试验机测试了熔覆层的硬度和抗磨损性能.结果表明,Co基合金涂层主要组成相为γ-Co与碳化物Cr23C6;加入钒氮合金后,出现了σ-FeV和VN等相,涂层凝固组织明显细化,熔覆层硬度提高,凡界面处硬度均比表层高;熔覆层的耐磨性随钒氮合金的加入及激光扫描速度的增加而提高,同时对熔覆层的磨损机制进行了分析.     

AZ91D镁合金表面激光熔覆钴基合金涂层及性能分析

为改善AZ91D镁合金的表面性能,采用预置粉末脉冲激光熔覆法在镁合金表面制备钴基合金涂层,用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析熔覆层与基体结合界面特征、熔覆层成分。并结合Co-Cr相图、Co-W-C相图分析了熔覆层的组织形成过程,对基体及熔覆层显微硬度和耐蚀性进行测试。结果表明:合金层与基体冶金结合,熔覆层无明显缺陷;熔覆层硬度约为560HV达到基体的9倍;钴基合金层的耐蚀性能较高,自腐蚀电位比AZ91D镁合金基体提高1.18V,腐蚀电流降低约5个数量级。     

铁基合金粉末的激光熔覆性能实验研究

通过用配置的铁基合金粉末针对不同的基体材料的多次激光熔覆实验,得出熔覆层硬度因熔池的快速冷却得到极大提高.分析显示熔覆层组织主要为富C、B、Si的树枝晶和Fe-Cr马氏体组织.相变体积的膨胀可抵消部分热收缩应变,可得到大面积高硬度无裂纹涂层.随试件体积和热容的增大,熔池冷却速度加快,一次性枝晶减少,马氏体的过饱和度增大,涂层硬度进一步提高.耐磨对比试验证明,铁基合金熔覆层和Cr12淬火基体相比,耐磨性有较大提高.     

TiO2对45#钢表面激光熔覆镍基合金的影响

采用激光熔覆技术 ,在 4 5 # 钢表面进行了镍基合金粉末添加TiO2 的熔覆试验。通过对激光熔覆工艺参数及TiO2 含量的优选可以获得质量良好的熔覆层。对激光熔覆层横断面进行了显微硬度测量和显微组织分析 ,对熔覆层表面进行了X射线衍射 (XRD)物相分析及摩擦学性能测试。试验表明 ,当TiO2 含量 3wt . %～ 4wt . % ,激光功率 1 8kW ,扫描速度 2～ 4mm/s时 ,可以获得无裂纹、无气孔且与基底呈冶金结合的质量良好的熔覆层。TiO2 能够提高镍基合金熔覆层的韧性、耐磨性 ,细化熔覆层的组织 ,降低熔覆层的裂纹敏感性。TiO2 对G112镍基合金激光熔覆层的改善归因于TiO2 对熔覆层组织的均匀细化、对粗大针状脆性硬质相的抑制以及对韧性相成分的提高作用     

钢表面激光熔覆钴基合金层的组织和耐磨性的研究

采用CO₂横流激光在40Cr钢表面熔覆不同配比的钴基合金粉末,采用摩擦磨损试验机测试试样的摩擦磨损性能。对摩擦系数以及耐磨性均较高的试样,采用微观分析及力学性能测试手段对熔覆层显微组织、物相、成分进行比较研究。结果表明:在现有实验条件下,激光熔覆层的强化相呈现网络状加弥散分布的颗粒状使裂纹或者缺陷的萌生门槛值增加,裂纹扩展速率减慢,导致钴基合金激光熔覆层的摩擦系数和耐磨性能的协同提高。     

激光熔覆WF218合金粉末的研究

本文对激光熔覆用WF—218合金粉末的激光熔覆工艺和熔覆层组织、性能进行了研究,获得了WF—218钴基合金粉末激光熔覆层厚度和宽度与最小比能量关系曲线和熔覆层的性能数据,为用户选择和使用激光熔覆WF—218合金粉末和在气门等产品上应用提供了依据。     

Mo对高硬度镍基合金激光熔覆层组织和耐磨性的影响

采用激光熔覆技术, 在45#钢表面进行了镍基合金粉末添加Mo的熔覆试验,通过对激光熔覆工艺参数及Mo含量的优选,获得了成形良好、无裂纹、组织致密的熔覆层。对熔覆层横断面进行了显微硬度测量和显微组织分析,对各种Mo含量的熔覆层试样进行了摩擦磨损试验。结构表明:Mo能够提高高硬度镍基合金激光熔覆层的韧性、耐磨性,细化熔覆层的组织,降低熔覆层的裂纹敏感性。Mo对Ni60镍基合金激光熔覆层的改善归因于Mo对熔覆层组织的均匀细化、对粗大针状脆性硬质相的抑制以及对韧性相成分的提高作用。     

ER9车轮材料激光熔覆层微观组织及性能研究

为提高ER9车轮材料的表面强度和耐蚀耐磨性，延长车轮的服役寿命，本团队选择在激光熔覆中应用最广泛的铁基、镍基和钴基三种自熔性合金粉末为熔覆材料，在ER9车轮钢表面进行激光熔覆试验。通过相关试验评价熔覆层的微观组织、力学性能、摩擦磨损性能和耐蚀性。结果表明：车轮钢表面激光熔覆层的显微组织均为枝晶组织和共晶组织，且组织致密均匀，与基体实现了良好的冶金结合。熔覆层的硬度显著提升，镍基合金熔覆层具有良好的拉伸强度和冲击韧性，断口呈韧性断裂特征；钴基和铁基合金熔覆层的断裂方式为脆性断裂，力学性能差异不明显。相较于基体，熔覆层具有较低的摩擦因数、磨损率与更优的耐蚀性，其中钴基合金熔覆层的硬度较高（显微硬度相比基体提高了72.8%），耐磨性最优（摩擦因数为0.31，磨损量为4 mg和磨痕深度为10.70μm），耐蚀性最好（阻抗值比基体高2个数量级）。镍基熔覆层磨损面较为粗糙且磨损率较大，减磨效果不佳，硬度和强度较弱；尽管相比铁基涂层，钴基涂层的耐磨性和耐蚀性显示出了一定优势，但前者的工程成本较低，综合效果更好。     

激光熔覆铁基合金涂层的高温氧化性能

通过在Fe基合金粉末中添加Cr3C2的方法,在35CrMo钢表面激光熔覆制备抗高温氧化Fe基合金复合涂层。采用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)等分析手段对激光熔覆层600℃氧化100h后的氧化膜形貌及成分进行分析,研究不同Cr3C2含量对抗高温氧化性能的影响。结果表明,激光熔覆Fe基合金涂层组织均匀致密,与基体结合良好,无裂纹、气孔等缺陷。在600℃下,Fe基合金涂层和添加Cr3C2的Fe基合金涂层的抗高温氧化性能均明显优于基体,其累计氧化增重及增重速率远远小于基体。Fe基合金熔覆层600℃氧化后表面形成了FeCr2O4尖晶石氧化物,具有较好的抗氧化能力。由于添加的Cr3C2熔覆过程中发生分解,使熔池中Cr元素含量提高,高温下试样表面形成连续完整的Cr2O3氧化膜,故添加Cr3C2的熔覆层的抗高温氧化性能提高。     

Ni基合金/45#钢宽、窄带熔覆Co基合金的组织

利用 5kWCO2 激光器在Ni基铸造高温合金 4 5 #钢基体上宽带、窄带激光熔覆了H¨ogan¨as钴基合金 ,制备了无缺陷的涂层。用金相显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪对比分析了熔覆层的显微组织特征和相结构。结果显示 ,熔覆层均为由初生相γ Co枝晶和γ Co +Cr2 3C6 共晶组成。宽带熔覆层界面为垂直于界面生长 ,窄带熔覆层界面结晶方向受热流控制 ,为多方向结晶。 4 5 #钢熔覆层界面具有明显的白亮过渡层且宽带熔覆比窄带宽 ;Ni基合金熔覆层界面区很宽且不规则 ,无白亮色过渡层。沿熔覆层中心线的纵截面取样可见平行生长的枝晶     

激光熔覆原位生成TiC-ZrC颗粒增强镍基复合涂层

采用预涂粉末激光熔覆技术,在45#钢表面制备出原位牛成TiC-ZrC颗粒增强的镍基复合涂层.使用扫描电镜(SEM),EDS能谱和X射线衍射(XRD)对熔覆层的显微组织和物相构成进行了分析,并对熔覆层进行了硬度、摩擦性能测试.结果表明,在适当的工艺条件下,原位生成TiC-ZrC颗粒增强镍基复合涂层形貌良好,涂层与基材呈冶金结合.熔覆层底部组织为定向生长的γ(NiFe)树枝晶,熔覆层中上部组织为先共晶析出的TiC-ZrC颗粒相和Cr3C2条状相均匀分布于γ(NiFe)树枝晶基体中.熔覆层具有高的硬度(平均硬度HV0.31300)和良好的耐磨性,与纯Ni60熔覆层相比,其磨损失重仅为纯Ni60熔覆层的1/4.熔覆层硬度和耐磨性的提高归因于大量TiC-ZrC复合颗粒的形成及其在涂层中的均匀弥散分布.     

AZ91D镁合金表面激光熔覆Zr-CU-Ni-Al/TiC复合粉末的组织与磨损

为了提高镁合金的磨损性能,采用激光熔覆技术在AZ91D镁合金表面熔覆了Zr-Cu-Ni-Al/TiC复合粉末,制备出TiC和原位合成ZrC共同增强的Zr基非晶复合涂层。采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)技术研究了熔覆层的组织;并利用干滑动磨损方法评价了涂层的耐磨性。研究结果表明,熔覆层组织主要由非晶和金属间化合物组成;在非晶相和金属间化合物复合作用下,熔覆层表现出优异的耐磨性;且随着TiC含量的增加,耐磨性得到进一步的提高。涂层和基材AZ91D的主要磨损机制不同,前者是疲劳剥落和黏着磨损,后者是磨料磨损。     

强化核阀密封面的NOREM02激光熔覆层性能研究

选用无钴NOREM02铁基粉末在不锈钢基体上进行激光熔覆。对在不同工艺参数下熔覆层形貌、微观组织及显微硬度进行观察和测试,并进行了物相分析。采用静态浸泡法对NOREM02铁基激光熔覆层的耐腐性进行研究,并与Stellite6钴基熔覆层和不锈钢基体对比。结果表明:NOREM02铁基粉末在优化的激光熔覆工艺参数下,可获得表面连续光滑,宽度和厚度均匀的熔覆层。该熔覆层组织致密,晶粒细小,结合区牢固,显微硬度600 HV0.5以上,具有强韧两相组成(奥氏体和M7C3)的微观特征。在10%H2SO4和10%NaC l溶液中铁基熔覆层抗腐蚀性能接近钴基熔覆层。     

AA7075铝合金表面激光熔覆Zr基复合涂层的组织与磨损行为

为了提高铝合金的磨损性能,采用激光熔覆技术在AA7075铝合金表面熔覆了Zr-Cu-Ni-Al-TiC复合粉末,制备出Zr基复合涂层。采用SEM和XRD技术研究了熔覆层的组织；采用干滑动磨损方法评价了涂层的耐磨性。研究结果表明：熔覆层组织主要由非晶和金属间化合物组成。在非晶相和金属间化合物复合作用下,熔覆层表现出优异的耐磨性,尤其是随着熔覆层中TiC含量的增加,耐磨性得到显著的提高。     

镍基合金表面激光熔覆MoSiNi-SiC复合涂层的组织与性能

利用激光熔覆技术在镍基合金表面制备了SiC增韧增强的硅化钼复合涂层，研究SiC含量对涂层的裂纹与气孔的形成、组织结构特征、物相组成及硬度、高温摩擦磨损和高温抗氧化性能的影响。结果表明，随着混合粉末中SiC含量的增加，涂层的显微硬度值逐渐增大，高温摩擦磨损性能和高温氧化性能增强，但过高的SiC加入量会使熔覆层的气孔和裂纹倾向明显增大。在SiC含量最高为15%时，涂层无明显成形缺陷，熔覆层组织主要由γ-Ni、Mo₂Ni₃Si、MoSi₂及SiC等相组成，显微硬度值可达814 HV,是基体的5.4倍。     

机械合金化19Cr-14Ni不锈钢粉末激光熔覆层的组织和性能

激光熔覆所用粉末材料的制备方法主要是雾化法。为探索激光熔覆专用材料的制备新方法,将以单元素粉末的形式,按照19Cr-14Ni不锈钢的成分来配制混合粉,并将该混合粉机械合金化45h,在45#钢板上分别将采用上述两种不锈钢粉末进行激光熔覆。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)/能谱仪(EDS)、腐蚀电化学等方法研究熔覆层的相组成、微结构和耐蚀性。结果表明,与雾化粉体激光熔覆层相比,机械合金化粉体激光熔覆层的枝晶得到细化,其组织呈连续网状分布,Cr元素的枝晶间偏析得以改善;与雾化粉体相比,机械合金化能提高粉体熔覆层的耐蚀性能,但其硬度略有降低。     

U71Mn钢激光熔覆钴基熔覆层耐磨性研究

为提高U71Mn钢的耐磨性,延长钢轨的使用寿命,选择Stellite6粉、TiC粉和Y₂O₃粉为熔覆粉末,采用激光熔覆同轴送粉技术在U71Mn钢基体表面制备钴基合金熔覆层。利用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度仪器、超景深显微镜、磨损试验机,分析熔覆层宏观形貌、显微组织、物相组成、显微硬度、磨损形貌和摩擦磨损性能。研究表明,在质量分数为10%TiC-钴基粉末中添加粉末总质量2%的Y₂O₃粉末,可获得较好的单道熔覆层;在激光功率为1 200 W,扫描速度为5 mm/s,送粉速度为1.0 r/min,搭接率为40%时,可获得表面最为平整的熔覆层。熔覆层显微组织由等轴晶和柱状晶组成,熔覆层与基体冶金结合良好,熔覆层主要由TiC、Cr₇C₃、Cr₂₃C₆、γ-Co和Co₃Ti组成。熔覆层硬度最高可达572 HV,平均硬度约为基体的1.8倍;熔覆层磨损量为基材磨损量的3.83%,钴基熔...     

原位生成TaC颗粒增强镍基激光熔覆层

利用激光熔覆技术,在A3钢表面制备出了原位生成TaC颗粒强化的镍基复合涂层。使用金相显微镜、扫描电镜(SEM)、电子能谱(EDS)和X射线衍射(XRD)仪对熔覆层进行了显微组织和物相分析,并测试了熔覆层显微硬度及摩擦性能。结果表明,在适当的工艺条件下,激光熔覆制备原位生成TaC颗粒增强镍基复合涂层成形良好、表面光滑,涂层与基体呈现良好的冶金结合。熔覆层组织由原位生成的TaC颗粒相 Cr3C2与γ(Cr-Ni-Fe-C)的枝状共晶相 γ(Cr-Ni-Fe-C)基体组成。由于TaC颗粒强化相的形成及其均匀弥散分布,既提高了涂层中的强化相比例,又细化了组织,使得TaC/Ni60激光熔覆层具有高的硬度(平均硬度HV0.31100),与纯Ni60熔覆层相比,耐磨性提高4倍。     

原位生成VC-VB-B4C复合颗粒增强镍基激光熔覆层

采用预涂粉末激光熔覆技术,在A3钢表面成功制备出原位生成VC-VB-B4C复合颗粒增强的镍基复合涂层.使用扫描电镜(SEM),EDS能谱和X射线衍射(XRD)对熔覆层的显微组织和物相构成进行了分析,并对熔覆层进行了硬度、摩擦性能测试.结果表明,原位生成VC-VB-B4C复合颗粒增强镍基复合涂层与基材呈冶金结合.熔覆层底部组织为定向生长的γ(Ni)树枝晶,熔覆层中、上部组织为大量先共晶析出的VC-VB-B4C颗粒相和Cr3C2条状相均匀分布于γ(Ni)基体中.熔覆层具有高的硬度(平均硬度HV0.31350)和良好的耐磨性,其磨损失重仅为纯Ni60熔覆层的1/3.熔覆层硬度和耐磨性的提高归因于大量VC-VB-B4C复合颗粒的形成及其在涂层中的均匀分布.