激光熔覆原位制备TiC/TiB复合陶瓷涂层的工艺参数优化

通过激光熔覆技术,以Ti+B4C为原始粉末,在钛合金表面原位制备了TiC/TiB复合陶瓷涂层。基于响应面法,建立了激光熔覆工艺参数与陶瓷涂层几何特征和显微硬度之间的数学模型,研究了激光功率、扫描速度和光斑直径对涂层厚度、高度差和显微硬度的影响规律。结果表明,涂层的高度差随光斑直径增加而增大;显微硬度随激光功率增加而提高;激光工艺参数对涂层厚度没有显著影响。对激光工艺参数进行优化,得到了一组较优的工艺参数:激光功率P=400W、扫描速度V=7mm/s、光斑直径D=1mm。     

低碳结构钢激光熔覆铁基陶瓷合金粉末工艺研究

为提高Q345等低碳结构钢表面的耐腐蚀和耐磨性能,在Q345钢板表面熔覆316+5%WC铁基陶瓷合金粉末,研究不同熔覆功率和光斑扫描速度对熔覆层宏观质量的影响;在其它熔覆工艺参数不变的情况下,分析了激光功率为2000~3500 W时,熔覆层的组织及硬度的变化规律,进而得出在Q345表面熔覆预置厚1.5 mm铁基陶瓷合金粉末的最佳工艺参数为功率3000 W、扫描速度300 mm/min。     

灰铸铁激光熔覆铁基和镍基粉末的比较*

采用高功率横流CO2激光器,以铁基和镍基合金粉末为熔覆材料,用同步送粉法在灰铸铁基体材料上进行激光熔覆试验,并对熔覆层组织和性能进行比较分析。结果表明,激光熔覆镍基时覆层内的组织较铁基合金熔覆层组织均匀细致;熔覆镍基和铁基粉末合金层与基体结合紧密成冶金结合;结合区的组织晶粒细小,合金碳化物含量高,其硬度也最高。用正交试验法分析激光功率、扫描速度、熔覆层数对熔覆效果、表面硬度的影响规律,获得激光熔覆层表面硬度显著提高;对表面硬度影响最大的因素是扫描速度,其次是激光功率,熔覆层数则影响不大。熔覆Fe35合金粉末综合优化参数为扫描速度300mm/min、激光功率4.0kW、熔覆二层。熔覆Ni20A合金粉末优化参数为扫描速度400mm/min、激光功率4.0kW。     

H13钢表面熔覆工艺的研究

采用10 kW的CO2激光器在H13钢基体上熔覆一层镍基粉末,研究了激光加工工艺参数(激光功率、扫描速度等)对熔覆层组织、硬度和摩擦磨损性能的影响.结果表明,该镍基涂层和基体形成了良好的冶金结合,硬度和耐磨性能有了明显提高.最佳工艺参数为:激光功率2 kW,扫描速度200～300 mm/min.     

外圆表面送粉激光熔覆ZrO2/Ni60A复合涂层组织及硬度

在304不锈钢外圆表面激光熔覆镍基氧化锆金属陶瓷粉末,对激光工艺参数优化,制备工艺性能良好的熔覆层。研究了激光工艺参数对熔覆层宏观形貌、显微组织和硬度分布的影响。结果表明:激光功率为1.5 kW时,涂层硬度最佳;随着扫描速度的增大,熔覆层的组织有细化的趋势;通过优化扫描速度,可得到显微硬度较高,且沿熔覆层表面垂直方向的硬度分布变化不大的熔覆涂层。     

齿轮钢表面激光熔覆Ni基涂层工艺参数优化

采用激光熔覆技术在18CrNiMo7-6齿轮钢表面制备Ni基涂层，研究激光功率、扫描速度和送粉率对Ni基涂层熔覆质量和微观组织的影响，建立激光熔覆工艺参数与涂层宏观尺寸、微观组织和显微硬度之间的关系。结果表明，随着激光功率的增大，涂层的熔高、熔宽、熔深增大，微观组织细化，显微硬度增大；随着扫描速度的增大，涂层熔高、熔宽、熔深减小，微观组织粗化，显微硬度减小；随着送粉率的增大，涂层的熔高增大，熔宽先增大后减小，熔深减小，涂层微观组织细化，显微硬度增大。以涂层宏观形貌、微观组织结构和显微硬度为涂层质量评估指标，优选得到的最佳工艺参数为：激光功率700 W,扫描速度2 mm/s,送粉率11.1 g/min。     

45钢表面激光熔覆层成形效果及稀释率研究

为改善45钢的表面性能,利用YLS-4000型光纤激光器在45钢表面激光熔覆镍基陶瓷复合涂层。采用正交实验,研究激光功率、扫描速度及镍包WC添加量对熔覆层表面形貌、几何参数与稀释率以及显微硬度的影响。结果表明:当试样的激光功率和扫描速度都为最大时(P=2000 W,Vs=16 mm/s),镍包WC质量分数为20%,在试样表面出现了较多的裂纹且熔覆层的表面平整度是所有试样中最差的。激光功率对稀释率的影响最大,扫描速度次之,镍包碳化钨对稀释率的影响最小。稀释率控制在5%左右为宜,且可通过调节工艺参数来控制稀释率的大小。     

钛合金表面激光熔覆钴基合金层的组织及力学性能

在TC4钛合金表面利用激光熔覆Co基合金粉末涂层,利用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和洛氏硬度计研究涂层的微观组织及力学性能。结果表明:当扫描速度固定为400 mm/s,激光功率为1.3、1.5、1.7 k W熔覆时,涂层与基体之间都实现了冶金结合。其中,激光功率为1.5 k W时熔覆效果最好,熔覆层内组织均匀致密无气孔和裂纹等缺陷。激光功率为1.3 k W时,熔覆层内出现了裂纹。当激光功率固定为1.5 k W,扫描速度为300、350、400 mm/s时,熔覆层和基体的结合情况良好,熔覆层内组织均匀致密无缺陷。随着激光功率和扫描速度的增大,涂层表面硬度呈减小的趋势,但都高于TC4基体硬度的两倍左右,表明在TC4表面激光熔覆Co基合金粉末涂层可以显著提高其硬度。     

基于均匀设计的铁基合金粉末激光熔覆工艺参数优化

为了在Q235钢基材上制备出性能优良的铁基合金熔覆涂层,开展基于均匀设计的铁基合金粉末激光熔覆工艺参数优化方法研究.根据熔覆机工艺能力和实践经验选取待优化工艺参数范围,运用均匀化设计方法产生混合水平实验表.采用“光内送粉”在Q235钢基材上制备铁基合金(Fe45)熔覆层,利用超景深显微镜和维式显微硬度计分析了熔覆层的表面形貌、稀释率及硬度.基于实验数据逐步回归分析扫描速度、离焦量、激光功率、送粉速度对熔覆层稀释率和显微硬度的影响.结果 表明:不同工艺参数对熔覆层的稀释率及显微硬度具有显著影响;回归分析的三次多元多项式适合于表征工艺参数对熔覆层稀释率和显微硬度的影响规律,回归方程的交互项表明扫描速度、离焦量、激光功率、送粉速度的交互作用影响着稀释率和显微硬度;对稀释率和显微硬度进行数学回归,分析发现该铁基合金粉末的激光熔覆最佳工艺参数为:扫描速度7 mm/s、离焦量2 mm、送粉速度22 g/min、激光功率2.7 kW.验证实验表明,以最优参数制备的熔覆层硬度均匀度高、与基材形成了连续的白亮凝合线,无裂纹及气孔,熔覆层整体质量较好.     

38CrMoAl钢表面激光熔覆Ni基合金工艺研究

利用正交试验法对38CrMoA1钢表面激光熔覆Ni60合金时激光功率、扫描速度和离焦量等工艺参数进行优化,得到熔覆层硬度和耐磨性能较为优良的参数组合,并研究了激光熔覆工艺参数对熔覆层性能的影响.结果表明,选择激光功率2.0 kW,离焦量40 mm,扫描速度6 mm/s作为35CrMoA1钢表面激光熔覆Ni60合金时的工艺参数,熔覆层硬度可以达到880.5 HV,相对耐磨性为2.26.     

扫描速率对45钢表面激光熔覆结构和性能的影响

在45钢表面激光熔覆Ni基复合涂层.利用金相显微镜、XRD衍射仪和显微硬度计研究了扫描速率对表面结构和显微硬度的影响.结果表明:不同工艺熔覆后试样均由表面熔覆区、结合区和基体三部分组成,并达到冶金结合.复合涂层主要由FeNi3和Ni3B相组成.熔覆层显微硬度平均值都超过基体,最大硬度比基体高33％.相同激光功率条件下,扫描速度越慢,性能越好.     

激光功率对TiB增强钛基涂层显微组织结构的影响

采用Ti和B的混合粉末在Ti-6Al-4V基体表面激光熔覆制备TiB/Ti复合涂层。通过XRD物相分析、形貌观察和硬度测试等方法研究了激光扫描速度2 mm/s时不同激光扫描功率下原位合成的TiB/Ti复合涂层的相结构、显微结构和硬度。不同功率下制备的涂层中只有α-Ti和TiB相;扫描功率为3000 W和3500 W下激光熔覆层与基体结合较好;随着激光扫描功率的增加,熔覆层的平均硬度提高;扫描功率为3000 W下制备的涂层硬度分布较均匀,其硬度值较基体提高了2~3倍,平均硬度值约为1000 HV。     

稀土元素和工艺参数对激光熔覆层微观形貌的影响

为了抑制激光熔覆过程中熔覆层裂纹的产生,在熔覆粉末中加入了稀土氧化物Y2O3.用CO2连续激光器在镍基高温合金基体表面熔覆自配粉末,同时分析了工艺参数对熔覆层微观形貌的影响.结果表明:Y2O3可以细化晶粒和抑制裂纹,扫描速度主要影响熔覆区晶粒的形状,功率和预置粉末厚度主要影响熔覆层的熔深和稀释率.最佳工艺参数是功率为400W,扫描速度为4mm/s,预置粉末厚度为1.4mm.     

H13钢激光熔覆TiC/Ni合金复合涂层的组织与耐磨性

为提高H13模具钢的耐磨性能,利用激光熔覆技术,在H13钢表面制备了不同Ti C含量的Ti C/Ni基合金复合涂层,通过显微组织观察、硬度测试、滑动摩擦磨损试验方法对H13钢表面激光熔覆的不同复合涂层的组织及耐磨性能进行分析测试。结果表明,Ni60+Ti C激光熔覆涂层中物相主要为γ-(Fe,Ni)、Fe3C、Cr23C6、Ni2Si及Ti C,激光熔覆层具有较高显微硬度,Ti C的加入及含量增加可使熔覆层组织细化,复合熔覆层硬度提高,Ti C含量为30%时熔覆层内平均硬度最大,为873 HV0.2;激光熔覆Ti C+Ni60复合涂层的耐磨性显著高于H13钢基体,随Ti C含量增加而先增加后降低,Ti C含量20%耐磨性较佳;H13钢基体的磨损机制主要以犁削、切削为主,激光熔覆Ti C/Ni合金复合涂层以脆性剥落机制为主。     

H13钢激光熔覆TiC/Ni合金复合涂层的组织与耐磨性北大核心CSCD

为提高H13模具钢的耐磨性能,利用激光熔覆技术,在H13钢表面制备了不同Ti C含量的Ti C/Ni基合金复合涂层,通过显微组织观察、硬度测试、滑动摩擦磨损试验方法对H13钢表面激光熔覆的不同复合涂层的组织及耐磨性能进行分析测试。结果表明,Ni60+Ti C激光熔覆涂层中物相主要为γ-(Fe,Ni)、Fe3C、Cr23C6、Ni2Si及Ti C,激光熔覆层具有较高显微硬度,Ti C的加入及含量增加可使熔覆层组织细化,复合熔覆层硬度提高,Ti C含量为30%时熔覆层内平均硬度最大,为873 HV0.2;激光熔覆Ti C+Ni60复合涂层的耐磨性显著高于H13钢基体,随Ti C含量增加而先增加后降低,Ti C含量20%耐磨性较佳;H13钢基体的磨损机制主要以犁削、切削为主,激光熔覆Ti C/Ni合金复合涂层以脆性剥落机制为主。     

钛合金表面激光熔覆复合涂层的显微组织与性能

以Ti和B的混合粉末为原料,采用激光熔覆方法在Ti-6Al-4V基体表面激光熔覆制备了TiB/Ti复合涂层。采用XRD、扫描电镜、硬度测试和摩擦磨损分析等方法研究了不同激光功率参数下制备的TiB/Ti复合涂层的物相结构、显微组织、硬度和耐磨性能。结果表明:涂层的物相组成主要为Ti和TiB两相;扫描功率为3000 W和3500 W下激光熔覆层的组织较均匀;扫描功率为2500 W和3500 W制备的涂层硬度值约为基体硬度的2～3倍;扫描功率为3000 W下的熔覆涂层硬度相对较高,其平均硬度值约为1199.6 HV0.2,约为基体硬度的3～4倍,其摩擦系数大约为0.32,磨损率明显低于基体,约为基体的14.8%。     

钛合金表面激光熔覆 h-BN 固体润滑涂层

目的优化钛合金激光熔覆固体润滑涂层的熔覆工艺参数,提高钛合金表面耐磨性能。方法采用Nd∶YAG激光器,分别在高功率和低功率条件下,在TC4钛合金表面制备h-BN固体自润滑涂层。观察分析熔覆陶瓷层的宏观形貌、物相组成、显微组织和硬度,采用摩擦磨损试验仪对熔覆层的摩擦学性能进行研究。结果低激光功率下,熔覆材料上浮流失严重,熔覆层的相成分主要是Ti N,Ti B,Ti B2等硬质相,硬度较高,存在裂纹。高激光功率下,基材的熔化稀释较好地抑制了润滑相h-BN的上浮,减少了溅射损失,发生了包晶反应,生成了单质金属Ti,熔覆层硬度低,但摩擦磨损试验表明,涂层中润滑相h-BN含量的增加使得形成了更好的润滑膜,降低了摩擦系数。结论在输出电流400 A,脉宽5 ms,频率12Hz,扫描速度120 mm/min,搭接率50%~60%的条件下进行激光熔覆,所得熔覆层的表面状态平整,耐摩擦性能最好。     

工艺参数对钛合金激光熔覆 CBN 涂层几何形貌的影响

目的获得制备形貌较佳的CBN激光熔覆层的工艺参数。方法以CBN粉末为熔覆材料,在TC11钛合金表面制备CBN熔覆层。设计正交试验,利用金相法检测熔覆层的几何形貌参数,研究工艺参数(激光功率、扫描速度、离焦量、预置层厚度)对涂层几何形貌的影响规律。结果随着激光功率、扫描速度、离焦量和预置层厚度的增大,熔覆层宽度、高度以及熔池深度都发生相应的改变。其中扫描速度对熔覆层形貌的影响最大,其次为激光功率和预置层厚度,离焦量的影响最小。随着激光功率增大,熔覆层宽度先增大后减小,熔覆层高度逐渐降低,熔池深度逐渐增大。扫描速度、离焦量和预置层厚度的增加都导致熔覆层宽高和熔池深度的减小。结论最优的工艺参数为:激光功率1400W,扫描速度4mm/s,离焦量35mm,预置层厚度0.4mm。     

基于30CrMnSiNi2A钢的飞机起落架激光熔覆再制造工艺

利用激光熔覆技术在30CrMnSiNi2A钢表面制备20%WC-Ni复合涂层,研究了激光熔覆工艺参数(激光功率P、离焦量L、扫描速度V)对涂层组织性能的影响,利用正交试验对激光熔覆工艺进行了优化。结果表明:工艺参数对覆层显微硬度影响大小依次为:P>L>V;优化工艺参数组合为P=1800 W、L=－20 mm、V=5 mm/s。工艺参数优化后制备的涂层组织致密,与基体结合良好,其硬度达542 HV0.2;干摩擦条件下,涂层的磨损量仅为基体材料的25.92%;电化学腐蚀速率为0.0025 mm/a,该速率仅为基体材料的1.37%;在1000 h的盐雾条件下,其表面能保持较好的性能。     

基于振镜扫描的45钢表面激光快速熔覆Ni60涂层形貌及性能

通过熔覆层形貌及性能分析研究了一种新型的激光熔覆技术-振镜扫描激光快速熔覆技术。该技术以中功率光纤激光为能量源,采用刮板进行粉末预置,以振镜快速扫描控制激光束在零件表面熔化选区内金属粉末,实现激光快速熔覆。试验表明:利用该工艺在45钢表面熔覆Ni60粉末,可在扫描速度≥50mm/s的条件下,以不足200W的激光功率获得表面平滑及组织致密的熔覆层,所形成的熔覆层与45钢基体结合良好,熔覆层的显微硬度可达500 HV1以上。这表明采用该工艺可以快速获得高致密度、高硬度、表面质量较好的熔覆层。