工艺参数对铜基激光熔覆层组织及耐磨性的影响

采用激光加工方法在 45号钢基体上熔覆表面铜合金涂层 ,试验研究了激光加工工艺参数 (激光功率、扫描速度 )对熔覆层组织特点和耐摩擦磨损性能的影响规律。试验发现 ,激光功率较大或扫描速度较慢时熔覆层中出现了富铁相 ,其形态分为球状和枝晶状两种 ,球状富铁相一般出现在熔覆层中上部 ,枝晶状富铁相一般出现在熔覆层底部 ,富铁相中一般含有少量的铜和锡 ,有的富铁相冷却时转变为马氏体组织。富铁相对铜合金熔覆层与 40Cr摩擦副摩擦磨损不利 ,但是对铜合金熔覆层与硬质合金摩擦副摩擦磨损有利     

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。     

镍基碳化钨合金粉末激光熔覆工艺的研究

采用同步送粉方式在16Mn钢表面熔覆镍基碳化钨合金粉末.通过对不同激光熔覆工艺参数下的宏观形貌以及微观组织进行研究分析,较详细地探讨激光熔覆功率以及扫描速度对熔覆层熔覆质量的影响.通过对不同工艺参数下的熔覆层进行显微组织分析以及EDS能谱分析,对熔覆层微观组织种类、分布以及碳化钨硬质相组织分布不均匀性进行研究,总结出激光工艺参数对熔覆层的影响规律.最后得出镍基粉末+30％碳化钨(钴包WC)粉末在功率3.0kW、熔覆速度1000 mm/min的工艺参数下为最佳熔覆效果.     

激光熔覆NiCrMn-WC复合涂层的组织与耐磨性

为了提高高品质液压油缸的耐磨性能,使用45钢作为模拟材料,采用YLR-4000型光纤激光器在其表面进行激光熔覆,制备NiCrMn+WC复合涂层。利用金相显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)分析其显微组织和微观形貌,利用X线衍射仪及能谱分析涂层的相结构和成分,并测量了其硬度以及磨损性能,获得最优的工艺参数。结果表明:激光熔覆层的致密度良好,无明显的孔洞出现;熔覆层硬度较基体的提高3~5倍,且在一定范围内,随着扫描速度的增加以及扫描功率的减少,熔覆层的硬度强化效果明显;硬质相的加入使其表面的耐磨性显著提高,在扫描速度为360 mm/min,功率为2.5 kW,WC含量为30%(质量分数)时,熔覆层的各项性能达到最优。     

激光熔覆参数对熔覆层组织的影响

通过改变激光熔覆过程中的激光功率、扫描速度等工艺参数,获得单道激光熔覆层:分析了熔覆层组织中温度梯度/凝固速度(G/R)对凝固组织生长形态的影响规律;探讨了工艺参数对熔覆层组织、性能的影响.结果表明:熔覆层的硬度随激光功率的增加先增大后减小;随扫描速度的增加,经历一个由小到大然后再由大到小的过程.     

激光熔覆VC-Cr7C3复合熔覆层的组织与力学性能

采用激光熔覆技术在Q235钢表面原位合成了VC-Cr₇C₃复合熔覆层,并研究激光扫描速度对熔覆层微观组织与力学性能的影响。利用扫描电镜、X射线能谱仪和X射线衍射仪等对熔覆层组织及性能进行分析。结果表明,激光熔覆技术可使V、Cr、C混合颗粒间发生原位反应形成VC-Cr₇C₃复合熔覆层,其主要由黑灰色VC相、灰色Cr₇C₃相及{FeM}粘结相组成,其中Fe与Cr可共同形成Cr₇C₃相(M₇C₃)。激光熔覆凝固形状控制因子K与C元素的分布状况使得熔覆层顶部出现大量碳化物等轴晶组织,中部碳化物等轴晶的含量有所减小,而底部由于C含量较低,其碳化物含量较少,且碳化物晶粒形貌受到激光扫描速度的影响,在1 mm/s时碳化物呈树枝晶组织,在1.5 mm/s时呈等轴晶组织。同时在1.5 mm/s时熔覆层晶粒尺寸明显小于1 mm/s时的。以上熔覆层组织结构与成分变化使其硬度随层深的增加而降低,同时随着扫描速度的增加,熔覆层的硬度也逐渐增加,熔覆层的硬度高于Q235钢3倍以上。在1.5 mm/s时熔覆层摩擦因数为0.4,低于Q235钢基材的0.6,且熔覆层磨损量显著低于Q235钢基材。由此可知,激光熔覆VC-Cr₇C₃复合熔覆层可用于碳钢的表面高硬、耐磨改性。     

激光熔覆减摩自润滑涂层的研究

通过在钛合金表面激光熔覆镍基涂层,探讨了扫描速度与WS2添加量对润滑相的种类、数量、分布及熔覆层减摩效果的影响。结果表明:激光熔覆Ni60/20%WS_2涂层,扫描速度为10.0 mm/s时,有灰色小球状润滑相CrS生成;扫描速度为4.0~8.0 mm/s时,Ni60/20%WS_2激光熔覆层组织中有条状润滑相TiS生成。随着WS_2添加量的不断增大,熔覆层中润滑相数量逐渐增多,体积增大;熔覆层由表及里的润滑相尺寸呈减小的趋势。     

激光搭接再重叠扫描熔覆镍基纳米WC/Co层的显微组织

采用CO2激光在45钢表面制备镍基纳米WC/Co熔覆层.使用搭接再重叠扫描工艺,突破了单道激光熔覆处理区域较窄的局限性以及搭接熔覆层中的碳化物形态多样性和分布不均匀性较大的缺陷.搭接再重叠扫描层硬度不下降且不出现新的裂纹和孔洞,这使大面积激光熔覆的实际应用成为可能.研究结果表明,搭接再重叠扫描的熔覆层中仍然存在相当数量的粒度≤100 nm的碳化物颗粒,其纳米效应对该熔覆层的抗裂止裂起了重要作用.     

激光熔覆镍基自润滑涂层的性能

在TC4钛合金表面激光熔覆Ni60/30%WS₂自润滑涂层,研究了不同扫描速度下熔覆层的组织及性能。结果表明,Ni60/30%WS₂激光熔覆层均以W为硬质相,Ti、Ni的固溶体为基体。但不同扫描速度下,熔覆层生成的润滑相不同。扫描速度4 mm/s时,TiS为润滑相;扫描速度12 mm/s时,CrS为润滑相。激光熔覆层硬度在1000~1200 HV0.5之间,较基体提高2倍左右,摩擦因数及磨损率较基体都明显降低。     

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。     

感应重熔工艺对Ni60合金涂层质量的影响

采用冷涂和中频感应加热工艺,在碳钢表面制备了Ni基自熔性合金涂层,并对涂层的组织和相结构进行了分析,测试了涂层的硬度和耐磨性.结果表明,感应熔涂制备的Ni基涂层与基体形成了良好的冶金结合,涂层与基体之间存在明显的扩散转移带,Ni涂层基体中分布着丰富的硬质相,显著提高了涂层的硬度,具有良好的耐磨性.     

激光熔覆镍基熔覆层截面形貌预测

利用BP神经网络建立激光熔覆关键工艺参数(激光功率、扫描速度、送粉电压、送粉载气流量)与熔覆层截面形貌(熔宽、余高)的预测模型。以激光熔覆工艺参数为输入,熔覆层的截面形貌为输出,利用工艺试验数据对网络进行训练,实现对输入和输出的高度映射。结果表明,BP神经网络可以较好地对熔覆层形貌进行预测,同时双隐藏层BP神经网络模型预测结果误差波动更小,表现出优良的稳定性,最大预测误差相比单隐藏层神经网络大大降低。     

Monel合金/Cu爆炸复合棒复合过程数值模拟

利用非线性显式动力学软件AUTODYN-2D对Monel合金/Cu爆炸复合棒进行二维复合过程模拟.再现了爆炸复合过程,模拟了射流产生、波形界面等爆炸复合的特殊现象,得到了碰撞区域压力、速度、应力、等效塑性应变、等效塑性应变率和温度的分布情况,所得动态参数的模拟结果与理论计算相符.碰撞区域的应变及应变率分布表明:在界面处存在一层剧烈的剪切变形区;碰撞区域温度分布表明:碰撞点及射流最高温度都达到了基体Cu的熔点,说明爆炸复合是一种达到材料熔点的冶金结合,且界面两侧区域均有明显的温度梯度,存在热影响区.     

Pulsed plasma arc cladding

A prototype of Pulsed Plasma Arc Cladding system was developed, in which single power source supplies both transferred plasma arc (TPA) and non-transferred plasma arc (N-TPA). Both plasmas work in turn in a high frequency controlled by an IGBT connecting nozzle and workpiece. The working frequency of lGBT ranges from 50～7000 Hz, in which the plasmas can work in turn smoothly. Higher than 500 Hz of working frequency is suggested for promotion of cladding quality and protection of IGBT. Drag phenomenon of TPA intensifies as the frequency goes up, which tends to increase the current proportion of TPA and suppress N-TPA. The occupation ratio of IGBT can be regulated from 5%～95%, which balances the power supplies of both plasmas. An occupation ratio higher than 50% gives adequate proportion of arc current for N-TPA to preheat powder.     

INCONEL复合钢板的焊接

我厂为韩国重工业建设有限公司制造了一批压力容器,其中有很多容器采用INCONEL复合材料。该复合材料基层是SA516－60碳钢,厚度13mm;复合层为SB168,UNSN06600,AnnINCONEL,厚度2mm。为了保证这种复合材料的焊接质量,确保接头具有良好的力学性能和耐腐蚀性能,我厂做了大量的试验,对该INCONEL复合材料的焊接性能进行了研究,在此基础上确定了其焊接工艺。（1）在选择焊接材料时,基层按照等强匹配,而复层则主要考虑化学成分的等匹配和耐腐蚀的要求。（2）玻口加工尺寸如右图所示。(3)基层采用手工电弧焊,选用φ4．0mm的…     

熔覆电流对AlCrFeCoNiCu高熵合金涂层显微组织的影响

采用氩弧熔覆工艺在06Cr19Ni10钢基体上制备等摩尔比AlCrFeCoNiCu高熵合金涂层。采用10%草酸溶液体系对不同熔覆电流制备的高熵合金涂层进行电解腐蚀,采用倒置金相显微镜观察试样显微组织,采用3D激光共聚焦显微镜对高熵合金涂层中的细小析出物进行微区三维显微形貌分析,并采用自动转塔显微硬度计对其截面显微硬度进行分析。结果表明,以不同熔覆电流制备的AlCrFeCoNiCu高熵合金涂层均由枝晶组织、枝晶间组织、块状析出物以及纳米级析出物组成。以240 A熔覆电流制备的涂层由于热输入过大,过热粗化的枝晶组织在凝固过程中发生臂端部位的熔解。240 A熔覆电流制备的熔覆涂层的表面硬度达到最高,但截面硬度较低。230 A熔覆电流制备的熔覆涂层的表面硬度、截面硬度均较理想。     

Laser multi-layer cladding of Mg-based alloys

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＭｇ ｂａｓｅｄａｌｌｏｙｓｈａｖｅｗｉｄｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎａｉｒｐｌａｎｅａｎｄａｕｔｏｍｏｂｉｌｅｉｎｄｕｓｔｒｙｂｅｃａｕｓｅｏｆｌｏｗｄｅｎｓｉｔｙａｎｄｈｉｇｈｓｐｅｃｉｆｉｃｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｓｐｅｃｉｆｉｃｍｏｄｕｌｕｓ[1] .Ｈｏｗｅｖｅｒ,ｔｈｅｙｈａｖｅｐｏｏｒｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ .ＴｈｅｅｘｔｒｅｍｅｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆＭｇ ｂａｓｅｄａｌｌｏｙｓｉｎｔｈｅｅｌｅｃ…     

Effects of the cladding parameters on the deposition efficiency in pulsed Nd:YAG laser cladding

The purpose of the present study is to analyze the effects of the cladding parameters on the deposition efficiency in cladding of Co alloy powder by a low power pulsed Nd:YAG laser, and to optimize the cladding parameters for maximizing the deposition efficiency. Experiments were designed, conducted and analyzed by the Taguchi experimental method using a L18 orthogonal array. It was found that the powder feed position, powder feed angle, powder feed rate and travel speed had significant effects on the deposition efficiency, but the shielding gas type, laser pulse shape and focal position had nearly no effects. The optimal cladding conditions in the experimental range were obtained at 0 mm of the powder feed position, 50° of the powder feed angle, 0.62 g/s of the powder feed rate and 6.7 mm/s of the travel speed. From the confirmation experiment, the average deposition efficiency of 12.3% was achieved at the optimized cladding conditions as statistically predicted.     

激光熔覆中的控制问题

激光熔覆过程中工艺参数对熔覆质量有很大的影响。着重探讨了熔覆过程中各工艺参数的闭环控制问题。采用改进的测温传感器实现对熔池温度的测量和闭环控制，采用多个传感器对熔覆层高度进行测控，熔覆成形工件的质量明显优于单传感器控制。     

熔覆电流对氩弧熔覆FeCrNiCoMn高熵合金涂层组织及显微硬度的影响

采用氩弧熔覆工艺在Q235基体上制备了等摩尔比FeCrNiCoMn高熵合金涂层,采用倒置金相显微镜、自动转塔显微硬度计及3D激光共聚焦显微镜对高熵合金涂层组织及显微硬度进行了分析。结果表明,不同熔覆电流下,FeCrNiCoMn高熵合金涂层均主要由枝晶组织和枝晶间组织组成,且其枝晶间组织中均生成了大量纳米级的析出物。在180~190 A范围内,随熔覆电流的增大,组织显著细化,且枝晶间组织中纳米级析出物形状规则,分布均匀;熔覆电流增大至200 A,涂层组织过度粗大,枝晶间组织被破坏,枝晶间组织中纳米析出物形状、分布均不理想。不同熔覆电流下,FeCrNiCoMn高熵合金涂层表面显微硬度差别不大。180、190 A熔覆电流制备的涂层比200 A熔覆电流制备的涂层截面显微硬度分布更理想。