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。     

能束能场增材再制造技术的研究进展

针对再制造工程在发展和应用中面临的挑战和需求,阐述了增材再制造技术的概念,探讨了基于激光、电子束、电弧的熔敷成形技术以及电弧-激光复合熔敷、电弧-磁场复合熔敷、激光-磁场复合熔敷、双激光复合锻打成形等技术的特点及应用,重点分析了纵向磁场对电弧温度场以及旋转磁场对激光熔敷层组织的影响。结果表明：电弧熔敷成形过程引入纵向磁场,电弧中心温度降低,电弧对基体的热影响减小;激光熔敷成形铝基非晶材料过程加入旋转磁场,有利于非晶相的形成和组织缺陷的减少,熔敷层的耐蚀性和力学性能提高。最后指出能束能场增材再制造技术的发展趋势是向多能束能场及后处理复合、再制造全过程智能化和装备集成移动式方向发展。     

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。     

Amorphous structure in a laser clad Ni-Cr-Al coating on Al-Si alloy

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＲｅｃｅｎｔｌｙ ,ｌａｓｅｒｃｌａｄｄｉｎｇａｎｄａｌｌｏｙｉｎｇｏｆａｌｕ ｍｉｎｕｍａｌｌｏｙｓｈａｖｅｂｅｅｎｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｆｏｒｔｈｅｅｎｈａｎｃｅ ｍｅｎｔｏｆｗｅａｒａｎｄｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ[1～ 4].Ｆｏｒｔｈｅｐｕｒｐｏｓｅｓｏｆｍｏｄｉｆｙｉｎｇｓｕｒｆａｃｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙｓ,ｓｏｍｅｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｅｌｅｍｅｎｔｓ ,ｓｕｃｈａｓＦｅ ,Ｎｉ,Ｃｒ,ａｒｅｏｆｔｅｎｕｓｅｄａｓｃｏａｔｉｎｇｍ…     

激光熔覆Ni-WC/Cr3C2涂层组织及性能

采用激光技术在45钢表面熔覆Ni-WC/Cr₃C₂涂层,采用SEM,XRD等手段进行熔覆层的显微组织、相组成及成分分析,并测试熔覆层的耐蚀性和耐磨性能.结果表明,Ni-WC/Cr₃C₂熔覆层底部生成方向性较强的胞状树枝晶,中上部组织为细小的树枝晶.涂层主要是由γ-(Fe, Ni),M₂₃C₆型碳化物以及未熔的WC颗粒组成.细晶强化、合金元素固溶强化以及碳化物强化的共同作用,使熔覆层的显微硬度提高至711HV0.1.熔覆层耐蚀性明显改善,腐蚀电流密度约为45钢的1/4.随着摩擦速度的增大,激光熔覆Ni-WC/Cr₃C₂涂层和45钢磨损量增加,且熔覆层的磨损量低于45钢,表明其耐磨性能明显提高.     

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。     

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。     

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.     

激光功率对FeCoNiCrMo高熵合金/氧化石墨烯复合涂层组织及耐腐蚀性能的影响

以17-4PH不锈钢为基体材料,采用激光熔覆技术在不同激光功率(1600, 1800, 2000, 2200 W)下制备了FeCoNiCrMo高熵合金/氧化石墨烯复合涂层,研究了复合涂层的显微组织、物相组成、显微硬度分布和耐腐蚀性能。结果表明,制备的FeCoNiCrMo高熵合金/氧化石墨烯复合涂层的微观组织由体心立方(BCC)固溶体和M₂₃C₆、M₇C₃、Co₂C等金属间化合物组成;随着激光功率的增加,金属间化合物形成的析出相增加,涂层耐腐蚀性能先增加后降低。当激光功率为2000 W时,涂层的硬度最高,且具有最佳的耐腐蚀性能,其自腐蚀电位为0.631 V,约为基体的2.66倍,自腐蚀电流密度为0.319 μA/cm²。激光功率是影响FeCoNiCrMo高熵合金/氧化石墨烯复合涂层组织及耐腐蚀性的显著因素,激光功率的增大促进了涂层中碳化物析出相的生长,有利于提高涂层硬度与耐腐蚀性能,但过高的激光功率下生成的大量硬质金属间化合物增大了涂层的裂纹敏感性,涂层产生明显裂纹,导致涂层耐腐蚀性能降低。     

Fabrication and microstructure of Fe-based amorphous composite coatings by laser cladding

Fe-based amorphous composite coatings were fabricated on AISI 1045 steel by laser cladding. The results of the X-ray diffraction and transmission electron microscopy analyses show the coating is composed of an amorphous phase in majority and a nanocrystalline phase in minority. Phase composition of the coating changes along the depth of the coating. The reasonable scanning speed for fabricating an amorphous composite coating is 3 500mm/min when the laser power is 4 800W and the laser beam diameter is 2mm. If the scanning speed is lower than 3 500mm/min, the intensity of the two main diffraction peaks in X-ray diffraction patterns of the coatings decreases with the scanning speeds increasing. At the same time, a broad halo peak emerges and enlarges. High laser power and fast scanning speed are the essential conditions of amorphization. The coating exhibits high microhardness.     

Microstructure,microhardness and corrosion resistance of laser cladding Ni–WC coating on AlSi5Cu1Mg alloy

The microstructure, microhardness, and corrosion resistance of laser cladding Ni–WC coating on the surface of AlSi5Cu1Mg alloy were investigated by scanning electron microscopy, X-ray diffraction, microhardness testing, immersion corrosion testing, and electrochemical measurement. The results show that a smooth coating containing NiAl, Ni₃Al, M₇C₃, M₂₃C₆ phases (M=Ni, Al, Cr, W, Fe) and WC particles is prepared by laser cladding. Under a laser scanning speed of 120 mm/min, the microhardness of the cladding coating is 9–11 times that of AlSi5Cu1Mg, due to the synergistic effect of excellent metallurgical bond and newly formed carbides. The Ni–WC coating shows higher corrosion potential (−318.09 mV) and lower corrosion current density (12.33 μA/cm²) compared with the matrix. The crack-free, dense cladding coating obviously inhibits the penetration of Cl⁻ and H⁺, leading to the remarkedly improved corrosion resistance of cladding coating.     

Microstructure and corrosion properties of plasma-sprayed NiCr-Cr3C2 coatings comparison with different post treatment

The effects of laser and plasma arc remelting on the microstructure and properties of plasma-sprayed NiCr-Cr₃C₂ coatings on steel substrates have been investigated. The microstructure of the coatings has been analyzed by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscope (SEM). It is found that the Cr₃C₂, δ-(Cr,Ni), Cr₇C₃ and Cr₂₃C₆ phases were obtained for both coatings, before and after remelting treatment. The laser remelting was operated in a continuous way with 800 W power in different scan speed, while the plasma arc remelting was operated with a plasma cladding machine under different scan currents. However, the denser microstructure of both remelted coatings can be obtained, especially for the plasma arc remelted coating. The Vickers microhardness measurement showed certain enhancement values for both remelted coatings. The corrosion behavior was evaluated through salt spray corrosion (SSC) method. Energy-dispersive spectroscopy (EDS) showed that the chloride was produced during SSC process. The higher corrosion resistance for plasma arc remelted coating may be due to the more compact microstructure, less porosity rate and tensile residual stress. Compared with laser remelting method, plasma arc remelting is a cheap, convenient and effective remelting method.     

钢表面激光熔覆Ti-Al球磨粉合成复合涂层

为提高钢的表面硬度及耐腐蚀性,选用钛,铝机械球磨粉末在Q235钢基体表面进行激光熔覆试验,使钛,铝发生反应并制备Ti-Al金属间化合物复合涂层. 综合运用DTA、XRD和SEM分析方法对激光熔覆涂层的成分与组织进行分析,并对复合涂层的硬度及耐腐蚀性进行测试. 结果表明,机械球磨可使粉体细化,涂层与基体形成了冶金结合,涂层由Al₃Ti,Al₃Fe,Fe,AlN和FeO组成,同时激光熔覆涂层具有较高的硬度及优良的耐腐蚀性能. 当激光功率为1000 W,扫描速度为600 mm/min时,复合涂层同时获得最高显微硬度和耐腐蚀阻抗值,分别为949.5 HV和600 kΩ.     

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.     

铝合金表面激光熔覆NiCrBSi涂层工艺参数对显微组织的影响

用ＹＡＧ固体激光器,采用不同的光斑直径,扫描速度对铝合金表面激光熔覆,ＮｉＣＲＢＳｉ自熔性合金涂层的相组成,微观组织进行了研究,通过试验发现,激光功率,光斑直径和扫描速度大小是影响涂层质量的重要因素,利用优化后的工艺参数获得的熔覆层,具有优良精细的显微组织,显微硬度和耐磨性能都有较大的提高,其中熔覆层的耐磨性能比原来提高了４倍的以上。     

激光熔覆和重熔制备Fe-Ni-B-Si-Nb系非晶纳米晶复合涂层

采用激光熔覆和重熔的方法在低碳钢CCS-B上制备Fe-Ni-Si-B-Nb系非晶纳米晶复合涂层。利用X射线衍射、扫描电镜、EDAX能谱及透射电镜分析涂层的物相、组织结构,运用显微硬度计、纳米压痕仪及摩擦磨损试验机研究涂层的显微硬度分布、微观力学性能及摩擦磨损性能。结果表明:熔覆层的组织由表面至基体分为非晶纳米晶复合区、熔覆层与基体,其中,复合区为Fe2B、γ-(Fe,Ni)多晶和非晶相的混合组织;涂层的最高显微硬度达到了1 369 HV;涂层的平均摩擦因数为0.275;涂层的主要磨损形式是磨粒磨损和粘着磨损,具有良好的摩擦磨损性能。     

304不锈钢TIG熔覆钴合金涂层的耐空蚀性能

采用TIG（钨极惰性气体保护焊）熔覆方法,在304不锈钢表面制成了钴合金涂层,以目前水轮机过流部件常用材料304不锈钢作为对比材料,对涂层和304不锈钢基体进行了空蚀试验.通过光学显微镜（OM）、X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）及显微硬度测量等手段研究了涂层的组织形态和耐空蚀性能并分析了原因.结果表明,显微硬...     

304不锈钢局部干法水下激光填丝熔覆层微观组织及性能

采用自行研发的水下激光填丝熔覆装备,在304奥氏体不锈钢板材表面进行激光填丝熔覆试验,并对空气环境和水下环境的熔覆结果进行对比分析,以探索在水下环境进行304不锈钢的缺陷修复. 通过XRD,EDS,光学显微镜分析了熔覆层的显微组织、化学成分和物相组成,采用显微硬度仪进行了硬度测试,利用动电位极化与交流阻抗谱技术研究熔覆层电化学腐蚀行为. 结果表明,在两种环境下均制备了单层多道熔覆层,且无明显气孔、裂纹等缺陷;熔覆层包括熔覆区、搭接区、相变影响区、熔合区、热影响区,显微组织主要由奥氏体、铁素体、马氏体组成;由于各区域内微观组织及晶粒的大小不同,使得熔覆层硬度呈阶梯分布;在3.5%NaCl溶液中,两种环境熔覆层均呈现出明显的钝化行为,且两种熔覆层耐腐蚀性能相近;所研制的水下激光填丝熔覆装备及工艺,可以满足实际工程对于熔覆层高效制备、成形质量控制及耐蚀性能的要求,可用于水下环境304不锈钢表面的防护与修复.     

激光熔覆Ni-Si金属硅化物复合材料涂层显微组织与耐蚀性

以Ni,Si,Cr元素粉末为原料 ,利用激光熔覆技术在A3钢表面制得了Ni Si金属硅化物复合材料涂层。分析了该涂层的显微组织 ,采用测定阳极极化曲线的方法评价了该涂层在 0 .5mol/LH2 SO4 及 3 .5 %NaCl水溶液中的耐蚀性能。结果表明 :激光熔覆Ni Si金属硅化物复合材料涂层组织由Ni2 Si初生胞状树枝晶及枝晶间少量FeNi/Ni31Si12 共晶组成 ,涂层表面平整、组织细小、与基体间为完全冶金结合 ;涂层组织显微硬度在HV80 0～ 95 0之间且沿层深分布均匀 ;由于涂层组织组成相Ni2 Si和Ni31Si12 等本身均具有很好的耐蚀性并具有快速凝固细小均匀的显微组织 ,激光熔覆Ni Si金属硅化物复合材料涂层在 0 .5mol/LH2 SO4 及 3.5 %NaCl水溶液中均表现出优良的耐蚀性能。激光熔覆Ni Si金属硅化物复合材料涂层可望成为一种很有发展前景的耐蚀涂层新材料。     

液氮辅助冷却激光熔覆Al基非晶涂层的组织与耐蚀性

采用激光熔覆加液氮辅助冷却技术在S355海洋钢表面制备Al基非晶涂层,运用SEM、XRD、电化学工作站等技术分析了涂层腐蚀前后表界面形貌及物相组成,研究了液氮辅助冷却对涂层性能的影响以及涂层在5%NaCl溶液中浸泡10、20、40和80 d后的腐蚀性能。结果表明:经过液氮辅助冷却后涂层中存在少量的非晶AlFeNi相;涂层与基体形成了良好的冶金结合;表面组织细小,增强相TiC均匀弥散分布,且裂纹气孔较少。涂层表面显微硬度增加15%;残余应力与自然冷却时基本持平,均为拉应力;其耐蚀性也得到了显著提升。