AZ91D镁合金表面激光熔覆Al60Si40涂层研究

采用预置涂层法,通过5kW横流C02激光器在AZ91D镁合金表面激光熔覆A160Si40合金粉末,以达到改善镁合金表面性能的目的。利用扫描电镜（SEM）和x射线衍射仪（XRD）分析熔覆层的微观组织,利用显微硬度计测量熔覆层深度方向上的显微硬度,利用MM-200摩擦磨损实验机测试熔覆层的耐磨性能。研究表明：表面激光熔覆层的组织呈现亚共晶组织特点,主要由α-Mg,β—Mg17Al12和Mg2Si组成;熔覆层的最高显微硬度（270HV）是基体（90HV）的3倍,其耐磨性也明显提高。     

H13钢激光熔覆陶瓷修复层的参数优化

针对H13模具钢失效而产生的磨损以及腐蚀等表面问题,采用镍基碳化硅粉末,对H13模具钢的修复层进行参数优化. 为了探究激光熔覆中激光参数对修复层的影响,采用不同的激光电流、离焦量为优化工艺参数进行激光熔覆试验,发现改变激光电流、离焦量的大小对修复层的熔覆尺寸、微观组织以及力学性能均有不同程度影响;熔覆层的几何稀释率随着激光电流的增大而增大,熔覆层的晶粒尺寸变粗;熔覆层的几何稀释率随着离焦量的增大而减小,熔覆层的晶粒尺寸变细. 通过金相显微镜、SEM和显微硬度仪分析得到优化结果为:激光电流115 A、离焦量51 mm,熔覆层显微硬度值达到最高,约为基材硬度的2.6倍. 上述研究成果为提高模具失效表面激光熔覆修复层质量提供理论和技术依据.     

激光熔覆铁基合金涂层的组织及摩擦磨损性能

利用激光熔覆技术在20CrNi2MoA钢表面制备铁基合金涂层。研究了激光功率对熔覆层显微组织、显微硬度的影响,分析了熔覆层和基体的摩擦磨损性能。结果表明:熔覆层组织由内及表依次为平面晶-胞状晶-树枝晶-等轴晶,无裂纹、气孔等缺陷,与基体呈良好的冶金结合。在一定功率范围内,激光功率增加使得枝晶尺寸增大以及显微硬度下降。在相同磨损参数下,激光功率为2.5、2.8 kW时熔覆层磨损量为7.35×10~(-3)mm~3和1.401×10~(-2)mm~3,相对耐磨性为基体的10.3倍和5.42倍,稳定磨损阶段熔覆层摩擦系数在0.24和0.26左右,而基体稳定在0.35左右。     

钛合金表面激光熔覆Ti/Ni+Si3N4/ZrO2复合涂层组织与性能研究

目的 提高TA15合金的表面硬度,改善其耐磨性能.方法 以Ti/Ni+Si3 N4/ZrO2混合粉末为原料,利用激光熔覆技术,在TA15钛合金表面制备出以ZrO2颗粒和原位生成Ti5 Si3、TiN为增强相,以金属化合物TiNi、Ti2 Ni为基体的复合涂层.采用X射线衍射仪、扫描电镜及能谱仪等手段分析激光熔覆涂层的显微组织及磨损表面,通过硬度测试、摩擦磨损实验,对熔覆层的显微硬度和耐磨性进行评估.结果 熔覆层与基体形成了良好的冶金结合,熔覆层组织中TiNi和Ti2 Ni金属化合物基体上弥散分布着Ti5 Si3、TiN树枝晶和ZrO2颗粒;与不含ZrO2熔覆层相比,含有ZrO2熔覆层组织的晶粒得到细化;熔覆层中原位生成的TiN桥接在裂纹上,具有增韧的作用;熔覆层的显微硬度分布在835~1050 HV区间内,约为基体硬度的3倍左右;在干滑动摩擦磨损下,熔覆层的磨损量约为钛合金基体磨损量的1/6,其主要磨损机制为磨粒磨损和黏着磨损.结论 熔覆层中高硬度、耐磨陶瓷相和高韧性相的共同配合,显著提高了钛合金表面的硬度和耐磨性.     

42CrMo钢表面激光熔覆镍基复合熔覆层组织和性能的研究

通过使用光纤激光器,激光熔覆镍基复合合金粉末在42CrMo钢表面获得了成形良好的激光熔覆层。采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)、显微硬度计和磨损试验机研究了熔覆层组织形态、物相、化学成分和显微硬度,并对其磨损性能进行了分析。结果表明,激光镍基复合熔覆层的物相主要有γ-Ni、M_7C_3、M_(23)C_6、CrB、Fe_6W_6C、Mo_2FeB_2和WC。熔覆层组织主要以胞状晶和胞状树枝晶为主,并有大量的共晶组织。激光熔覆层的显微硬度分布比较均匀,相对基体硬度提高了1.42倍。激光熔覆层的耐磨性是基体的3倍以上,熔覆层的主要磨损机制为磨粒磨损,并伴随着粘着磨损和氧化磨损。     

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.     

铝合金表面添加稀土激光熔覆Ni基WC金属陶瓷涂层研究

添加适量稀土氧化物,采用自配的熔覆材料在ZL108表面激光熔覆制备了Ni基WC金属陶瓷复合涂层,对熔覆层进行了显微组织分析、显微硬度测量以及室温下的干滑动摩擦磨损试验。结果表明,铝合金上激光熔覆Ni基WC金属陶瓷增强熔覆层无裂纹,组织细小、致密,WC颗粒增强相与基体之间结合良好。室温下熔覆层的磨损主要为显微切削和粘着磨损,干摩擦磨损性能优良。     

铜合金表面激光熔覆Fe铁基合金研究

采用激光熔覆技术在QA19-4铝青铜合金表面激光熔覆Fe基合金。采用OM、XRD、显微硬度计对熔覆层的组织、物相和硬度进行分析,测试了铝青铜基体、Fe基激光熔覆层的冲蚀磨损性能。结果表明:激光熔覆层与铝青铜基体形成了冶金结合,无孔洞、夹杂和裂纹等缺陷,熔覆层中主要组织为γ-(Fe-Ni)、CrFe_4、Cu_(3.8)Ni等。熔覆层显微硬度最高为498 HV,平均显微硬度320 HV,是基体硬度的2倍;随冲蚀时间的延长,熔覆层失重量比QA19-4铝青铜基体的失重量要低得多,熔覆层的耐磨性比基体组织的耐磨性提高了近2倍,激光熔覆层的冲蚀耐磨性能得到明显提高。     

多道搭接钴基合金激光熔覆层的组织与性能

以钴基合金粉作熔覆材料,利用激光熔覆技术在42CrMo基体表面制备高性能熔覆层。使用光学显微镜观察熔覆层的宏观形貌以及显微组织,采用显微硬度计、摩擦磨损试验仪测量基体与熔覆层的显微硬度及摩擦因数曲线并分析了其磨损机理。结果表明,熔覆层中的组织类型为平面晶、胞状晶和柱状晶,组织形态呈梯度分布。熔覆层平均硬度达到650 HV0.3,是基体平均硬度的2.7倍,其摩擦因数为0.275左右,比基体的摩擦因数小0.075左右。     

Ni+WC基粉末激光熔覆对柱塞组织和硬度的影响

采用Ni+WC基粉末激光熔覆对严重磨损的高压水除鳞机用柱塞表面进行修复,利用光学显微分析和扫描电子显微分析方法,对熔敷层、结合层和基体进行显微组织观察及能谱分析,并测定了不同区域的显微硬度.结果表明:国外试样的基体是铁素体和奥氏体组成的双相钢,过渡层为Ni25、熔覆层为Ni60+WC的试样,熔覆层的组织分布均匀,熔覆层有大量的WC质点分布,显微硬度值较高,峰值硬度为1000 HV.     

激光功率对27SiMn钢熔覆层组织与性能的影响

为了探寻激光功率对熔覆层组织与性能的影响,设计4种不同激光功率在27SiMn钢表面进行Fe-Cr-Ni熔覆层制备,利用超景深显微仪、显微硬度计、摩擦磨损试验机对熔覆层的显微组织、硬度、磨损量及摩擦因数进行了研究。结果表明,4种激光功率下的试件熔覆层均无气孔裂纹等缺陷,激光功率为1800 W时所制备试件的枝晶生长方向较为一致,激光功率为2400 W时所制备试件熔覆层中部的胞状晶和二次枝晶晶胞较为细小致密;随着激光功率增加,熔覆层的熔宽、熔深和稀释率逐渐增大,而熔高则先增大后减小;熔覆层硬度受激光功率影响较小,但增大激光功率可以提高热影响区硬度;激光功率为2400 W时所制备试件的平均摩擦因数最小、磨损量最少、磨损深度最小,其耐磨性能优良。     

激光再制造金属零件熔覆层组织及耐磨性能

采用Fe-Cr-B-Si-Mo铁基合金粉末进行激光多层熔覆,利用金相显微镜(OM),扫描电镜(SEM),显微硬度计和磨损试验机分析了熔覆层的显微组织,测试了涂层的硬度和耐磨性能.试验发现,多层熔覆层组织致密,具有快速凝固组织特征;层间形成了冶金结合,从而使整个材料在理论上没有薄弱环节.结果表明,熔覆层硬度达到760～780HV;45钢基体的体积磨损量是激光熔覆层的21.7倍;激光熔覆层具具有较好的冶金质量和耐磨性.     

低碳钢表面激光熔覆不锈钢的组织和性能

采用JHM-1GY-400型脉冲Nb∶YAG固体激光器和316L不锈钢粉末在20低碳钢表面制备了激光熔覆层。利用OM、XRD、SEM等表征方法分析了不锈钢熔覆层的物相组成和显微组织,并分别利用旋转摩擦试验机和电化学工作站对熔覆层和基材的耐磨损和耐腐蚀性进行了研究。试验结果表明,不锈钢熔覆层厚度约为50 μm,由γ相(奥氏体)和α相(铁素体)组成,其显微组织主要包括细小的树枝晶、粗大的胞状晶以及平面晶;不锈钢熔覆层表面硬度约为基材的2倍,摩擦因数比基材低0.0418,磨损量更低,不锈钢熔覆层比基材具有更高的耐磨性。与基材相比,不锈钢熔覆层具有更低的自腐蚀电流和更高的自腐蚀电位,其耐腐蚀性能更优异。     

光纤激光淬火对凸轮用45钢表面磨损性能的影响

为了提升凸轮表面耐磨性,采用YLS-4000型光纤激光器通过不同的激光功率对基体材料45钢表面进行激光淬火。通过SEM观察激光淬火前后材料表面和界面形貌,金相显微镜观察组织形貌,通过HVS-1000A型显微硬度仪测试了试样表面硬度,并测试了试样的摩擦因数和磨损形貌。结果表明:淬火层界面显微组织为淬火马氏体及少量残余奥氏体,在激光功率1 000~1 800 W时分别获得淬硬层深度为0.3~0.8mm的单道热影响区;淬硬层硬度分布基本均匀,平均硬度约为547~765HV,比基体硬度提高了2~3倍,激光淬火后组织细化和形成大量马氏体是硬度提高的主要原因;在一定激光功率范围内(1 200~1 800 W),激光淬硬层的抗磨损性能比基体有较大的提升,且当激光功率为1 600 W时能获得最佳的磨损性能。     

Cr12MoV钢表面激光熔覆稀土改性铁基复合涂层的性能

采用激光熔覆技术在Cr12MoV钢表面制备CMC PMagic2L涂层,并通过添加稀土氧化物CeO₂构成改性铁基复合涂层,运用光学显微镜、扫描电镜、显微硬度计及摩擦磨损试验机等,研究了稀土氧化物CeO₂的加入对涂层组织性能的影响。结果表明,稀土氧化物CeO₂能够促进熔覆层晶粒细化,使热影响区宽度变大;CeO₂的含量越高,熔覆层硬度越大;含1%CeO₂的改性铁基复合涂层较未添加CeO₂的涂层,尽管热影响区厚度有所增加,但熔覆层平均硬度提高了22.1%,耐磨性也显著提高,磨损体积相对减小了43.66%,且熔覆层组织致密,有效地实现了模具表面强化的目的。     

激光功率对高速激光熔覆Ni/316L层组织与力学性能的影响

为研究高速激光熔覆Ni/316L层组织与力学性能随激光功率的演变规律,分别采用1.1、1.3 和1.5 kW激光功率在Q235钢表面熔覆Ni/316L层。采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、显微硬度计、冲击试验机及Knoop压痕法研究了熔覆层的显微组织、显微硬度、冲击性能与弹性模量。结果表明,激光功率为1.1 kW时熔覆层内部晶粒生长取向存在垂直于界面生长和与界面成一定角度交叉生长两种模式,并含有少量孔隙等缺陷,熔覆层/基体界面元素成断崖式分布,二者互扩散程度较低。随着激光功率升高,熔覆层晶粒转变为以垂直于界面生长为主,且涂层内部致密性高,缺陷较少,熔覆层/基体界面元素互扩散程度提升。激光功率对熔覆层硬度、冲击性能都存在显著影响,但是对弹性模量的影响较低。不同激光功率下,熔覆层最大硬度均出现在距界面100 μm左右的区域;功率从1.1 kW提升至1.5 kW时熔覆层熔合区最大硬度提高约50%;功率为1.5 kW时,试样的冲击性能较基体提高约20%。     

高强不锈钢激光熔覆层的组织与性能

针对核装备零部件维修再制造的需要,采用激光熔覆技术制备高强韧马氏体不锈钢熔覆层,以改善核装备零部件的表面性能,随后对熔覆层试样分别进行300 ℃和500 ℃保温2 h的回火处理。采用OM、SEM、显微硬度计、万能拉伸试验机等设备测试了试样的组织和性能。结果表明,原始试样的抗拉强度为1719 MPa,断后伸长率在15%左右,硬度为550 HV0.2,耐磨性较差;当回火温度为300 ℃时,出现逆转变奥氏体,硬度降至500 HV0.2,抗拉强度降为1662 MPa,断后伸长率超过15%,耐磨性提高;当回火温度上升到500 ℃时,逆转变奥氏体减少,碳化物逐渐析出,出现二次硬化,硬度又上升至530 HV0.2,抗拉强度降至1582 MPa,断后伸长率降至14%左右,耐磨性与原始试样相当。该高强马氏体不锈钢熔覆层整体耐腐蚀性均优于1Cr13钢,具有良好的耐腐蚀能力。     

激光熔覆钛基金属陶瓷复合涂层的组织与性能

为了提高TC4合金的耐磨减摩性,利用激光熔覆技术在TC4合金表面激光熔覆TC4+h-BN混合粉末制备钛基金属陶瓷复合涂层,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)等手段对熔覆层宏观形貌和微观组织进行观察,利用显微硬度计对熔覆层、热影响区、基体的硬度进行测试,通过摩擦磨损试验机对熔覆层和基体的摩擦因数进行测量,利用电子精密天平对熔覆层和基体的磨损量进行检测。结果表明:熔覆层主要由杆状相TiB、三元共晶组织(Ti-B-N)和基底α-Ti组成。熔覆层硬度分布在1000～1200 HV0.5之间,熔覆层磨损机理为轻微的磨粒磨损,TC4基体为严重的磨粒磨损。熔覆层摩擦因数较基体下降了0.04,磨损量较基体下降了7 mg,熔覆层的耐磨减摩性能较基体有所提高。     

42CrMo钢表面激光熔覆颗粒增强Co基涂层的组织与性能

为改进矿用截齿的耐磨性能,使用激光熔覆技术在截齿用42CrMo钢基体表面制备Co基复合涂层,并分析涂层的微观组织、硬度和耐磨性。结果表明,熔覆层形貌良好且与基体呈冶金结合。在激光作用下,WC颗粒发生溶解并与多种元素发生反应,熔覆层主要由γ-(Co, Fe)和碳化物组成。熔覆层组织呈梯度变化,过渡区组织为平面晶、枝状晶和柱状晶,熔覆区组织则为等轴枝晶和均匀分布的富W、Ti的碳化物颗粒。熔覆层平均显微硬度为995 HV,远高于基体(328 HV),同时热影响区的硬度也大幅提高。在相同的磨损条件下,熔覆层摩擦因数较低,体积磨损量仅为基体的13.5%。在摩擦过程中,弥散分布的细小碳化物颗粒逐渐凸起并起到承担载荷和抵抗磨损的作用,使熔覆层具有良好的耐磨性,磨损机制为轻微磨粒磨损。激光熔覆技术制备的颗粒增强Co基涂层,组织致密,性能良好,能显著地提高42CrMo钢的表面硬度和耐磨性。