激光熔覆技术与进展

从熔覆工艺、熔覆材料及熔覆层性能特点等方面对近年来兴起与发展的金属材料激光表面熔覆新技术进行介绍,针对正在研究的包括多道熔覆、防止开裂等重点问题探讨激光熔覆的发展趋势,并介绍了其在修复再制造产业上的应用前景.     

激光多层熔覆技术的研究现状及发展

对激光多层熔覆成形温度场、激光快速熔凝条件下凝固规律、不同基体材料上的激光多层熔覆、激光多层熔覆工艺和激光多层熔覆层耐磨性及其应用等激光多层熔覆技术的最新研究进展作了介绍,并对今后激光多层熔覆技术研究工作的重点,提出了想法.     

冷扎Q235钢/激光熔覆合金钢摩擦磨损

通过对9SiCr钢表面进行合金激光熔覆处理,在摩擦磨损实验机上对熔覆合金钢与Q235钢配副进行了摩擦磨损性能实验.通过摩擦磨损实验研究了参数如载荷、滑动距离、滑动速度、润滑条件等对Q235钢与熔覆合金钢的磨损量的影响,熔覆合金钢与Q235钢的磨损量与压力和滑动速度成正比.Ni合金钢的耐磨性比Co合金钢要好.通过扫描电镜分析了熔覆合金磨损机理,熔覆合金钢磨损主要以磨粒为主,同时表面存在大量凹坑,而Q235钢以磨粒和塑性变形为主.     

金属材料表面熔覆方法的研究进展

分析比较了在金属材料表面进行激光熔覆、感应熔覆、氩弧熔覆、氧 -乙炔火焰熔覆、等离子弧熔覆五种工艺方法的特点及熔覆层组织、结构特点 ,提出一条解决熔覆应用的新途径     

等离子束熔覆铁基合金温度场的数值模拟

采用等离子束在Q235钢基体上熔覆了铁基合金涂层,分析了熔覆过程中温度场的主要影响因素,在考虑边界条件、热源模型、材料非线性的基础上,建立了等离子束熔覆的温度场有限元模型,得到了熔覆层上温度变化规律.分析结果表明：等离子束熔覆温度场呈椭圆形,最高温度达到1 988℃,与试验结果基本符合.     

碳钢轴类零件激光熔覆弯曲的定量实验研究

为了得到不同激光熔覆面积下轴弯曲量的变化情况,得到轴类零件激光熔覆弯曲过程的数学模型,得出熔覆面积与轴弯曲程度之间的经验公式,设计了激光熔覆校轴实验.实验在相同熔覆长度和深度下,改变熔覆中心角,即熔覆面积,进行激光熔覆.实验结果表明,在激光熔覆校轴中,轴发生了朝向激光束的弯曲;熔覆层所对中心角小于90（°）时,轴弯曲量与熔覆面积成正比关系,使轴弯曲量达到最大的熔覆层所对中心角为90（°）;同时得到了激光熔覆校轴的数学模型和衡量轴弯曲量的参数,得出轴弯曲量与熔覆面积的经验公式,得出不同位置处轴跳动值的经验公式.通过经验公式计算得出的轴跳动值与实测的轴跳动值拟合良好,最大的误差为0.032 mm,总平均误差为0.001 mm,由此说明抽象出的弯曲数学模型正确,经验公式精度较高.     

316L不锈钢激光熔覆层的组织及硬度分析

在304不锈钢表面预置316L不锈钢粉末,采用CO2激光器熔覆制备316L粉末涂层.观察了激光熔覆表面形貌的成形质量,研究了不同工艺参数对熔覆层微观组织、显微硬度和材料成分的影响.结果表明:熔覆涂层无明显裂纹、气孔等缺陷,与基材结合良好;熔覆层是由细小等轴晶和柱状晶组成,且当激光功率为1.5 kW时,奥氏体晶粒更加均匀、细小;激光功率对熔覆层的显微硬度影响不大,激光熔覆前后,组织成分(质量分数,全文同)没有明显变化,316L不锈钢熔覆粉末适用于304不锈钢基材的修复.     

激光填丝熔覆表面修复工艺研究及压力环境验证

针对水下应急修复提出了一种压力环境水下激光熔覆表面修复技术.通过常压环境的正交实验得到了一组最优工艺参数,利用最优工艺参数进行激光填丝熔覆实验,并对熔覆层进行检测分析.结果 表明:熔覆层宏观形貌良好,内部无明显缺陷;熔覆层微观组织主要由贝氏体和马氏体组成,力学性能良好,硬度分布均匀;先沉积的熔覆层硬度低于后沉积的部分.通过高压焊接实验舱模拟水下压力环境并开展了高压熔覆实验,证明激光填丝熔覆工艺在高压环境下有较好的适应性,熔覆层成形良好.     

激光熔覆层裂纹问题研究进展

为了解决激光熔覆层裂纹问题,对熔覆层裂纹产生的原因进行分析,讨论了熔覆层裂纹的表现形式.从熔覆材料成分调节、预热及缓冷处理、工艺参数优化、机械振动和超声振动措施的采用等方面介绍了激光熔覆层裂纹问题的研究进展,以促进激光熔覆技术的大范围工业化应用.     

等离子熔覆Ni-Cr合金强化粮油食品机械螺杆的研究

采用等离子熔覆技术在粮油食品机械螺杆基材40cr合金钢表面等离子熔覆Ni-Cr合金涂层,研究了熔覆层的组织特征和显微硬度.实验结果表明:等离子熔覆层与基体的结合面是由等轴晶构成的,熔覆层与基体呈现良好的冶金结合状态;熔覆层中部分布着沿逆热流方向生长的排列较规则的枝晶组织;熔覆层表层是细小的枝晶组织.当扫描速度一定时,较高的熔覆功率下的熔覆层内的枝晶和等轴晶得到细化.熔覆层的显微硬度呈梯度过渡到基体,熔覆层外层硬度值最高,在结合面附近硬度出现显著的变化,但熔覆功率对熔覆层硬度的影响并不显著.     

STUDY ON SURFACE OF DIAMOND PARTICLE BY CHEMICAL CU-CLADDING AND ITS APPLICATION IN DIAMOND WHEEL

In this paper,a method that a layer of Cuwas cladded on the surface of diamond particle by an apprro-priate chemically Cu-cladded process was put forward.Themethod can adjust the thickness of cladding by one step ormultiple steps.The composition and structure of Cu-claddeddiamond were analyzed with help of XRD,SEM and EP-MA.The results show that copper was homogeneously dis-persed on the surface of diamond particle by this method,thedeposited copper is loosely dispersed by one step cladding pro-cess,and the copper is tightly organized by multiple stepscladding process.Copper presents crystalline,and a smallamount of oxygen and iron exits in copper layer.Wearing testshows that the wear-resisting property of Cu-cladded dia-mond wheel is superior to that of general diamona wheel,andthat of diamond of which Cu-cladded thickness is depositedmore thickly by multi-steps cladding process is better.     

低碳钢表面激光涂覆WC+Co的工艺研究

本文研究了利用激光作为热源在低碳钢表面涂覆WC+Co的工艺。利用光镜、扫描电镜、能谱成分分析及显微硬度等手段对涂层合金的组织和性能进行了分析。认为在低碳钢表面涂覆硬质合金的涂层组织性能取决于激光涂覆工艺与预涂层的质量。在较低的激光输出功率和较慢的扫描速率下,可以得到WC颗粒弥散分布于γ为基的固溶体上的组织,其硬度可达1400HV.较高的功率条件下,涂层组织是WC全部熔解重新生成的η+γ共晶组织,硬度降至1000HV.较快的扫描下涂覆层合金不易涂覆在基体上。     

W对Co基合金熔覆层组织和耐锌蚀性能的影响

为了提高热镀锌生产线关键部件的使用寿命并节约热镀锌成本,采用半导体激光器在316L不锈钢表面制备了具有不同成分的两种钴基合金熔覆层.分别对激光熔覆层的组织形貌、成分、相结构、显微硬度及耐锌蚀性能进行了研究.结果表明,W元素的加入使得熔覆层晶粒发生细化,熔覆层组织主要由γ-Co固溶体、Co_3Mo_2Si相和少量Cr_7C_3相组成,同时还生成了少量弥散分布的Co_6W_6C相.添加W元素后熔覆层的平均硬度可达986 HV,相比未添加W元素的Co基合金熔覆层约增加了114 HV,且约为316L不锈钢的4.5倍.与原Co基合金熔覆层相比,添加了W元素的Co基合金熔覆层中弥散分布的Co_6W_6C相使熔覆层耐锌蚀性能大幅度提高.     

激光熔覆制备TaC/FeCoCrNiTiMo熔覆层组织性能研究

采用激光熔覆技术在45#钢表面制备添加碳化钽(TaC)纳米颗粒的FeCoCrNiTiMo高熵合金熔覆层,利用X线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）及显微硬度计分析测试熔覆层相结构、组织形貌及截面硬度. 研究表明,在FeCoCrNiTiMo高熵合金熔覆层中添加TaC纳米颗粒后,其相结构以体心立方结构的FeCrNi固溶体和面心立方结构的NiCrCoMo固溶体为主,并含有极少量的金属间化合物,熔覆层维氏硬度（HV）达到1058.89 ,是基材硬度的两倍.     

铝合金表面激光熔覆高硅涂层的组织与磨损性能

用7kW横流C02激光器在ZL101铝合金表面激光熔覆高硅涂层。探索不同激光功率熔覆对涂层质量的影响,分析涂层的微观组织,测试涂层的硬度和磨损性能。结果表明：在优化工艺参数下制备出的激光熔覆高硅涂层组织致密、无气孔和裂纹,激光熔覆层中存在大量初晶Si、α-Al树枝晶和共晶组织。涂层与基体结合区处呈现典型的外延生长特征,形成了良好的冶金结合。熔覆层的横截面硬度在HV150～320之间,是基体的2～3倍,并显著提高了基体的耐磨性能。     

热等离子弧熔覆合金涂层的制备与组织性能

在自制的热等离子非转移弧熔覆设备上用 Stellite Ni6 0合金在钢的表面上进行熔覆处理。用优化后的熔覆工艺参数可以获得零稀释率的熔覆层 ,而且熔覆层与基体结合牢固。在对熔覆层进行化学成分、组织结构分析后发现 :熔覆层可以分为三层组织结构 ,这三层组织结构的形成与熔池的凝固过程有关。实验结果证明 ,热等离子非转移弧是一种比较理想的熔覆热源     

等离子堆焊镍基合金粉末的组织与性能

为了提高核电成套设备的阀体性能,利用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、电子探针显微分析仪和能谱仪分析了堆焊层的组织形态和成分分布,利用显微硬度计测量了堆焊层的硬度,利用磨损试验机分析了堆焊层的耐磨性.结果表明,堆焊层主要由过共晶组织组成,从熔合线到堆焊表面堆焊层组织依次为平面晶生长区、亚共晶组织区、共晶组织区和过共晶组织区.堆焊层金属相由γ-Ni、CrB、Cr_2B、Cr_7C_3和Cr_(23)C_6组成,初晶相由硼化物(CrB或Cr_2B)和碳化物(Cr_7C_3或Cr_(23)C_6)组成,而共晶组织主要由富(Ni,Fe)奥氏体固溶体或富Ni奥氏体固溶体组成.堆焊层表面平均硬度达到50 HV以上,约为基体硬度的3~5倍,与母材相比堆焊层的耐磨性约提高了9倍.     

CO_2激光熔覆镍基合金粉末的组织和性能

为了提高核发电成套设备的阀体性能,采用CO_2激光器在SUS316LN奥氏体不锈钢表面熔覆了镍基合金粉末.利用光学显微镜、扫描电子显微镜、电子探针分析仪、X射线衍射仪、能谱分析仪、显微硬度计和磨损试验机等对熔覆层的组织和性能进行了研究.结果表明,从熔覆层熔合线到表面的组织依次由平面晶生长区、亚共晶区,共晶区与过共晶区组成.亚共晶组织的初晶相由γ-Ni相组成,而过共晶组织的初晶相由Cr B和Cr7C3相组成.CO_2激光熔覆层具有较高的维氏硬度和耐磨性能,且其裂纹断口形貌属于解理断裂.     

Physical Characteristics of Plasma Cladding Fe-Cr-Nb-Si-Mo Alloy Cladding Layers on Different Substrates

A plasma cladding experiment was carried out to investigate the characteristics(surface hardness,microstructure,friction,wear properties from different substrates to the cladding layer and the bond strength) of plasma cladding Fe-Cr-Nb-Si-Mo alloy cladding layers on different substrates.In order to improve the abrasion resistance of the scraper middle trough,the plasma cladding technique was used to clad the alloy ceramic powder Ig7 on the surface of the middle trough NM450,WH60A,Hardox450,and Weartuf450 to create Fe/Cr/Nb/Mo/ V cladding layer.Based on the experiment results,the microstructure,friction and wear properties of the four cladding layers were analyzed,and the bond strength between the cladding layer and the substrate was also tested.The experimental results show that the main phases of the four cladding layers are martensite and all kinds of metal carbides ((Nb,Mo)C,VC,and Cr_7C_3).WH60A surface cladding layer has shown good friction and wear properties.     

激光熔覆加工层结构热应力模型的建立与探讨

介绍了激光熔覆加工中形成的涂层、结合区、基体这一多层结构，以及它们之间的物理、机械性能的差异所导致的热应力及热应变，并建立了该种层结构的数学和物理模型。