灰铸铁缸套内表面Nd∶YAG激光Ni-Ti合金化研究

采用预置涂层法对灰铸铁缸套内表面进行Nd∶YAG激光Ni-Ti合金化研究,可得到表面平整的激光合金化层.该材质的灰铸铁存在较大的裂纹倾向,在适当的涂层厚度、工艺参数和预热条件下,可获得无裂纹合金化区.激光强化层包括合金化区和淬火马氏体区和二者之间很窄的过热区,其硬度较铸铁基体显著提高;微观组织以亚共晶介稳组织为主.     

送粉法激光强化合金灰铸铁气门座圈的工艺稳定性研究

在合金灰铸铁基体上利用新型镍基粉末进行侧向送粉激光合金化制备原位合成颗粒增强高镍复合涂层,探究适用于合金灰铸铁送粉激光合金化的工艺参数.在合金灰铸铁气门座圈表面利用侧向送粉激光合金化进行小批量试制.重点解决了气门座圈强化层出现的硬度过高、加工裂纹、气孔缺陷等问题,制备出无气孔缺陷、硬度较低,满足技术要求的强化层,实现对合金灰铸铁气门座圈的激光强化.     

几种钢材表面激光涂复与合金化的实验研究

介绍用千瓦横流二氧化碳激光器对灰铸铁、10~#钢和20~#钢表面涂层进行热处理所得到的实验结果。给出了在不同基体上形成性能良好的激光涂复层与合金化所需的条件。     

Fe_xCoCrAlCu/Q235激光合金化层组织及性能研究

采用激光合金化法在Q235钢表面制备FexCoCrAlCu(x=0,0.5,1,2)高熵合金涂层。利用X射线衍射仪(XRD)、电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和显微硬度计对激光合金化层的相结构、显微组织、化学成分和硬度进行分析。结果表明,不同Fe含量的FexCoCrAlCu/Q235高熵合金化涂层均为具有简单体心立方(BCC)结构的固溶体,合金化层与基体间呈良好的冶金结合,显微组织为典型的枝晶组织,固溶体组织中出现了成分偏析现象。激光合金化层的显微硬度远高于基材Q235钢,且随着Fe主元含量的增加,涂层显微硬度呈下降趋势。FexCoCrAlCu/Q235激光高熵合金化层由表面至基材体系的混合熵呈高熵-中熵-低熵梯度变化。     

Al319激光表面合金化

用激光表面合金化的方法加入Ni、Cr等成分在铝合金基体材料表面形成具有良好耐磨性能的合金化层。实验首先将合金粉末调和后涂于试样表面,用CO_2激光以不同功率、不同的光斑移动速度对徐层进行激光合金化处理。分析结果表明,工艺参数极大地影响合金化效果;可得到显微硬度达1400HV的高度硬化层;选用合适的功率、光斑运动速度及预涂层厚度可得到单道轨迹、多道搭接及整个试样表面的无气孔、裂纹缺陷的组织细密的合金化层;层内主要强化相为AlNi和多种Al/Ni金属间化合物。最终得到的全试样表面合金化层的硬度比基体高60—100HV,耐磨性比基材提高3—5倍。     

激光合金化Mn-Al2O3和Mn-Al2O3-NiWC涂层的磨蚀性能研究

为了提高不锈钢桨叶的表面耐磨蚀性能,采用激光合金化技术在1Cr18Ni9Ti不锈钢表面制备了Mn-Al2O3和Mn-Al2O3-NiWC合金化层,原位获得均由枝晶、共晶和未熔氧化铝颗粒组成的高锰钢基复合耐磨蚀涂层,并通过正交试验研究了两种合金化层的显微组织和耐磨蚀性能。结果表明,所有的正交参量下激光合金化Mn-Al2O3均可提高不锈钢的耐磨性,但耐蚀性有的提高,有的降低;参量因素对合金化层耐磨性的影响顺序为Al2O3添加量、扫描速率、激光功率,对耐蚀性的影响次序则恰恰相反;Al2O3添加量决定了Mn-Al2O3复合涂层中硬质相的含量,从而决定了涂层硬度和耐磨性;两种合金化层表面均发生晶界腐蚀、晶粒内和晶界处的点蚀,其耐蚀性与其多种组织、物相及各自的化学成分和耐蚀性及组织均匀性相关。     

灰铸铁表面激光合金化制备高镍复合涂层的研究

在合金灰铸铁表面预置高镍粉末,采用激光合金化技术进行了制备原位合成颗粒增强复合涂层的研究.在添加强碳化物形成元素和RE2O3条件下获得了成形好、无缺陷、与基体形成冶金结合且硬度较低的合金化层.合金化层微观组织呈亚共晶介稳态,由奥氏体、莱氏体及弥散分布的大量复合碳化物颗粒相组成.颗粒相富含Ti、Zr、Mo、W元素,颗粒尺寸3～5μm,颗粒分布密度达6.65×103mm-2数量级,合金化层显微硬度平均值约为HV0.2450.     

激光合金化Si3N4/石墨复合涂层及其摩擦学性能研究

在 4 5钢表面激光合金化Si3 N4/石墨复合涂层 ,对合金化层的微观组织结构、显微硬度、元素含量和分布、摩擦磨损性能等进行了分析和实验研究 ,并据此对预涂层材料组成、配比和激光合金化工艺参数进行了优化。结果表明 :激光合金化Si3 N4/石墨复合材料能够获得组织均匀细密、硬度显著提高的合金化层。并且在干摩擦条件下 ,减小了金属表面的摩擦系数 ,提高了耐磨性和抗粘着的能力 ,整个摩擦过程也很稳定     

Si含量对激光合金化TiC/CrxCy陶瓷涂层组织性能影响的研究

实验涂层材料以亚微米级TiC和CrxCy为强化硬质相,Fe-Cr合金为其基础粘结相,并加入特定含量的Si元素,运用激光合金化技术,在球墨铸铁表面制备出高硬度的合金化层.利用XRD、SEM、EDS等分析不同Si含量激光合金化层的相组成及显微组织,并测试其维氏硬度.结果表明:激光合金化层表面平整,并与基体实现了良好的冶金结合,形成以莱氏体与马氏体为主的显微组织;随着硅含量的提高,相和组织发生了一定变化,合金化层硬度也随之提高.     

垂直面送粉激光强化系统与应用研究

针对汽车发动机缸体、缸套、模具侧壁等垂直表面激光强化的需求 ,研制了垂直面送粉喷嘴和垂直面送粉激光强化系统 ,适合于内侧和外侧垂直面送粉激光熔覆和合金化及不送粉熔凝、相变硬化 ;利用该系统 ,选择合适的激光处理工艺参数 ,在垂直放置的灰铸铁表面进行了激光熔凝、送粉激光合金化、送粉激光熔覆等表面处理 ,分析了处理层的显微组织 ,合金元素成分分布与硬度分布。激光强化显著提高了基材的使用性能。垂直面送粉激光强化技术有良好的工业应用前景。     

球墨铸铁表面激光点状合金化组织及热疲劳性能研究

采用CO2激光器对珠光体基体的球墨铸铁表面进行了点状合金化处理。设计了激光合金化点的分布方案，研究了强化层的组织和性能，对激光处理后的试样进行了热疲劳实验。结果表明，预置TH-2A型C-Si-B-RE合金化涂层，选择适当的激光辐照参数，可以获得表面光洁、硬度高、无裂纹的合金化层。热疲劳实验的循环温度为700 ℃至25 ℃，加热90 s，冷却10 s，共循环90次。实验发现，激光合金化点及其热影响区(HAZ)以外表面区域的热疲劳裂纹萌生主要与石墨球的存在及其圆整度有关，基体中裂纹的扩展在点状合金化区周围受到阻滞。合金化区内热疲劳裂纹同样在合金化区与热影响区的宏观界面被阻滞。热影响区内裂纹萌生主要与热循环过程中产生的氧化物有关，热影响区内极为细化的珠光体团有效地阻滞了裂纹并迫使其只能沿晶界缓慢扩展。     

渗碳淬火零件表面激光合金化后的组织特性研究

采用3000W CO2激光器对12Cr2Ni4A钢渗碳淬火表面进行了激光合金化处理.设计了激光合金化处理的工艺参数,获得了表面光洁、与基材形成良好冶金结合的合金化层.研究了渗碳淬火层激光合金化处理后的组织特性和显微硬度.结果表明,预置TH-2A型C-Si-B-RE合金化涂层的激光合金化能够显著地改善材料组织,显微硬度可达HV0.21150.研究还发现,激光处理后的零件表层与内部没有任何裂纹出现.研究表明,采用合适的材料设计和工艺参数,激光合金化可以有效地强化渗碳淬火零件.进一步为激光熔覆修复渗碳淬火零件提供了基础资料.     

铸铁表面Cr合金化层的微观结构及耐磨性能

采用聚焦光束重熔预涂单质Cr粉的方法对灰铸铁进行了表面改性处理,用SEM,EDS,Xray等分析了合金化层的微观组织特点及其物相组成,用环块摩擦试验测试了合金化层的耐磨性能。试验结果表明,聚焦光束重熔Cr粉合金化层的耐磨性较灰铸铁基体明显提高,合金化层的耐磨性随着Cr粉预涂量的增加而提高,表面磨损机制由犁沟和划伤转变为表面塑性变形。其原因在于,随Cr粉预涂量的增加,合金化层微观组织中的富铁α(Fe,Cr)+Cr7C3共晶体基底依次被富铁的α(Fe,Cr)+Cr23C6共晶体和富铬的α(Fe,Cr)铁素体取代。     

6061铝合金表面激光合金化Al-Fe-Mn-Zn-Si合金涂层的组织与性能研究

采用激光合金化工艺在6061铝合金表面制备Al-Fe-Mn-Zn-Si合金化层,以期望提高铝合金表面性能。用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、电子显微硬度计、HSR-2M磨损试验机等材料表征手段分析了合金化层的组织结构与性能,研究结果表明:合金化层的晶相组织由结合区附近的柱状晶向表面的等轴晶过渡,且晶粒大小较基体明显细化,含有金属间化合物AlFe4Si、Al9Si、Mn5Si2以及面心立方的α-Al;激光合金化使铝合金表面硬度由104HV左右提高到了390HV左右;磨损试验结果表明,合金化层提高了铝合金表面的耐磨性。     

激光熔覆钴基合金涂层的组织结构

利用5kWCO2连续激光器在16Mn钢表面进行激光熔覆钴基合金涂层，研究了激光覆合金涂层的显微组织形貌，相结构以及显微硬度。激光熔覆涂层可分为三个区域：熔化区（合金层）结合区及基材热影响区。合金涂层由γ-Co枝晶及其间的共晶组织组成，合金涂层的主要组成相为γ-Co和（Cr,Fe)7^C3。     

Inconel 625激光合金化层组织、性能与耐磨性研究

采用预制涂层激光合金化法 ,在镍基高温合金Inconel 6 2 5表面预置WC -TiC粉末涂料 ,在增碳、锆条件下可获得成形好、无裂纹、与基材形成冶金结合的合金化层。合金化层组织特点是在γ -Ni枝晶内和枝晶间均匀分布大量从液态析出的复合碳化物。电子探针微区分析表明 ,在γ -Ni枝晶内析出富Ti、Nb、Zr、W、Mo的颗粒状复合碳化物 ,颗粒尺寸 1～ 2 μm ,颗粒数达 10 4个 /mm2 量级 ;在γ -Ni枝晶间析出富W、Mo、Cr的形态复杂的条、块状复合碳化物。合金化层显微硬度约为HV0 .2 4 0 0 ,比Inconel 6 2 5合金硬度HV0 .2 2 5 0提高了 6 0 %。环块磨损试验发现 ,上试样为GCr15标准环时 ,激光合金化层耐磨性是Inconel6 2 5合金的 4 .1倍 ,摩擦系数降低 16 % ,耐磨性与钢表层氮化处理试样相当。上试样为渗碳淬火钢环时 ,激光合金化层耐磨性是钢氮化处理试块的 5 .7倍。研究表明 ,镍基高温合金Inconel 6 2 5表面激光合金化制备原位自生复合碳化物颗粒为增强相的激光合金化层具有很好的工艺重现性。     

激光熔覆制备Stellite6涂层的组织与性能

基于激光熔覆同轴送粉技术,在2Cr13不锈钢表面制备了Stellite6合金涂层,研究了工艺参数对涂层宏观形貌的影响,分析了涂层的显微组织和显微硬度。研究结果表明:在激光功率为2.5 kW,扫描速度为5 mm/s,送粉速率为13.2 g/min,搭接率为38 %时,可获得平整无缺陷的Stellite6涂层。熔覆层可分为一次熔化区、道间重熔区和层间重熔区。熔覆层的组织主要由胞状晶和树枝晶构成;相比于一次熔化区,道间重熔区和层间重熔区的组织较为粗大。通过合理调整道间停留时间和层间停留时间,可使熔覆层周期性循环组织中的一次熔化区的组织占比从54.9 %提升至73.1 %,从而提升熔覆层的整体硬度。     

AZ31镁合金表面激光Al合金化及性能

采用火焰喷涂及激光重熔工艺在AZ31镁合金表面制备Al合金化层,以期改善镁合金的表面性能。采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）等材料表征手段分析了合金化层显微组织结构特征,利用显微硬度计测量合金化层深度方向上的显微硬度,利用MRH3摩擦磨损实验机测试合金化层的耐磨性能。通过阳极极化实验评价了激光合金化组织的腐蚀性能。结果表明,AZ31镁合金激光合金化层的硬度、耐磨性和耐腐蚀性能明显提高,这归因于合金化层中密集分布的Mg2Al3、Mg17Al12等金属间化合物相。     

激光合金化改性8YSZ热障涂层的抗热腐蚀性能研究

热障涂层可为航空发动机、燃气轮机中的高温部件提供热防护,但其易受高温熔盐腐蚀而过早失效。激光合金化是一种提高涂层抗熔盐腐蚀性能的有效方法。本团队将TiAl₃作为自愈合剂,对8%Y₂O₃部分稳定的ZrO₂(8YSZ)热障涂层进行激光合金化改性。将喷涂态热障涂层和激光合金化改性热障涂层在900℃的75%Na₂SO₄+25%NaCl熔盐环境下进行4 h热腐蚀试验。结果表明：激光合金化改性热障涂层结构致密且表面分布着网状裂纹,改性层保持亚稳态四方相(t’-ZrO₂)结构;喷涂态热障涂层在900℃腐蚀4 h后,腐蚀产物为单斜相m-ZrO₂和Y₂(SO₄)₃,表面有较多的热腐蚀产物;激光合金化涂层在900℃腐蚀4 h后,腐蚀产物为少量m-ZrO₂和Y₂(SO₄)₃,改性层结...     

灰铸铁激光硬化组织及磨损特性的研究

本文用AMRAY—1000B型扫描电镜对灰铸铁激光处理后的显微组织及耐磨特性进行了研究。激光硬化区可分为二层。第一层由奥氏体枝晶组成,二次晶轴平均间距为1.5μm,在枝晶间存在着微小渗碳体;第二层由部分熔化的片状石墨、针状马氏体和大量的残余奥氏体组成,残余奥氏体经48小时冷处理转变成马氏体,并发现在第二层中有大量的“珠光体灵魂”,其上贯穿马氏体针。灰铸铁激光处理后的耐磨性能提高3倍,磨损表面光滑而无裂纹。