激光熔覆Ni基B4C合金涂层的组织与性能研究

利用5kW连续波CO2激光器对16Mn钢基材表面预置的含20 vol%B4CP的Ni基合金复合粉末进行激光熔覆得到Ni基B4C合金涂层(NiB4c),研究了NiB4c涂层的组织形貌与相组成,并用单纯的镍基合金涂层(Ni60)进行了显微硬度及滑动磨损性能的对比试验。结果表明,NiB4C涂层由涂层下部的胞状晶和涂层中上部的树状枝晶及其间的共晶组织所组成,其组成相为γ-Ni,γ-(Ni,Fe)固溶体和(Cr,Fe)7C3,CrB,Ni3B,Fe2B,Fe23(C,B)6等化合物,涂层中存在未熔的B4C颗粒。激光熔覆NiB4c涂层比Ni60涂层具有较高的硬度和耐磨性,并分析了NiB4C涂层的强化机理。     

激光熔覆镍基金属陶瓷涂层的组织性能研究

运用 5kWCO2 连续激光器在 16Mn钢表面激光熔覆镍基B4 C金属陶瓷层 (NB4 C)和镍基SiC金属陶瓷层(NSiC) ,研究了两种激光熔覆层的组织、结构、显微硬度及滑动磨损特性 ,并用激光熔覆镍基合金层 (Ni6 0 )进行了滑动磨损对比试验。结果表明 ,熔覆合金层显微组织由枝晶固溶体及其间细密的共晶组织组成 ,NB4 C熔覆层主要组成相为γ Ni,γ (Ni,Fe) ,(Cr,Fe) 7C3,CrB ,Ni3B ,Fe2 B ,Fe2 3(C ,B) 6 和B4 C等 ,NSiC熔覆层主要组成相为γ Ni,γ (Fe,Ni) ,(Cr,Fe) 7C3,Cr2 3C6 和 (Cr ,Si) 3Ni3Si等。三种激光熔覆层的显微硬度及耐滑动磨损性能由高到低的顺序为 :NB4 C→NSiC→Ni6 0。     

激光熔覆含SiCp添加物的CoSiC涂层的组织与性能

利用5kW连续波CO2激光器在16Mn钢基材表面对预置的添加20vol％SiCp的Co基合金粉末进行激光熔覆得到Co基SiC合金涂层（CoSiC）。研究了合金涂层的组织形貌及相结构，并与激光熔覆钴基合金涂层（Co55）进行了显微镜硬度及滑动磨损性能的对比试验。结果表明，CoSiC合金涂层组织由涂层底部的细密胞状共晶组织和涂层中上部的树枝状亚晶共晶组织所组成，主要组成相为γ－Co，Cr7C3，Cr23C6,CoSi2,Cr3Si及Si2W等。添加SiCp被完全溶解。激光熔覆CoSiC涂层比Co55涂层具有更高的硬度和耐磨性，并分析了其强化机理。     

激光熔覆制备SiC/Ni基复合涂层及其耐冲蚀性能

采用激光熔覆技术在45#钢表面分别制备了Ni60A涂层及SiC/Ni60A复合涂层。采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)仪对涂层进行了显微组织和物相分析,并测试了熔覆层的显微硬度和耐冲蚀磨损性能。结果表明,在激光作用下,SiC由于具有较小的生成热容易溶解在合金涂层中。熔覆层的物相主要由γ(Ni-Cr-Fe)固溶体及Fe7C3,Fe0.79C0.12Si0.09等化合物组成。在固溶强化、第二相强化及细晶强化的共同作用下,SiC/Ni60A涂层的抗冲蚀性能显著提高,涂层的显微硬度也明显增加。     

Y2O3对40Cr钢激光熔覆层组织性能影响

研究了Y2O3对40Cr钢表面激光熔覆镍基合金层显微组织、相结构以及性能的影响.结果表明,加入Y2O3的镍基激光熔覆层显微组织细小、均匀,且不出现微裂纹.熔覆层形成的物相有γ-(Fe,Ni)、Cr23C6、Cr2B、Fe2Be相等.与纯镍基熔覆层相比,加入Y2O3的镍基熔覆层显微硬度、耐磨性和耐蚀性均有较大程度提高.     

Cr3C2对激光熔覆钴基合金涂层组织与性能的影响

采用5kW CO2连续激光在低碳钢表面激光熔覆了钴基合金涂层(Co60)及添加25％Cr3C2(质量分数)的钴基合金复合涂层(Cr3C2／Co)，对比研究了Cr3C2对熔覆涂层的组织、显微硬度及耐腐蚀磨损性能的影响。结果表明，在本试验条件下可得到熔覆质量良好的Co60及Cr3C2／Co涂层。Co60涂层组织主要由大量初生枝晶γ固溶体及其间的共晶组织γ与(Cr，Fe)7C3组成。Cr3C2／Co涂层组织主要由未熔Cr3C2，大量杆状和块状的富Cr碳化物及其间的非常细小的枝晶及其共晶体组成，主要组成相为γ-Co，Cr7C3，Cr23C6和未熔Cr3C2颗粒。添加的Cr3C2改变了Co60涂层的凝固特征，使Co60涂层的亚共晶结晶方式转变为Cr3C2／Co涂层的过共晶结晶方式。未熔Cr3C2粒子起到了非自发形核作用，在其周围形成了许多富Cr碳化物，并细化了涂层枝晶组织。Cr3C2/Co涂层的显微硬度以及在不同腐蚀介质中的耐磨性比Co60涂层都有明显提高。     

原位生成VC-VB-B4C复合颗粒增强镍基激光熔覆层

采用预涂粉末激光熔覆技术,在A3钢表面成功制备出原位生成VC-VB-B4C复合颗粒增强的镍基复合涂层.使用扫描电镜(SEM),EDS能谱和X射线衍射(XRD)对熔覆层的显微组织和物相构成进行了分析,并对熔覆层进行了硬度、摩擦性能测试.结果表明,原位生成VC-VB-B4C复合颗粒增强镍基复合涂层与基材呈冶金结合.熔覆层底部组织为定向生长的γ(Ni)树枝晶,熔覆层中、上部组织为大量先共晶析出的VC-VB-B4C颗粒相和Cr3C2条状相均匀分布于γ(Ni)基体中.熔覆层具有高的硬度(平均硬度HV0.31350)和良好的耐磨性,其磨损失重仅为纯Ni60熔覆层的1/3.熔覆层硬度和耐磨性的提高归因于大量VC-VB-B4C复合颗粒的形成及其在涂层中的均匀分布.     

Cr3C2对Fe基合金激光熔覆层组织与性能的影响

为了研究Fe基、Cr3C2/Fe复合涂层的显微组织、抗高温氧化性能,以及Cr3C2/Fe复合涂层相结构演化规律,采用5kW CO2激光器在与Fe基合金成分相近的Q235钢表面熔覆Fe基合金涂层及Cr3C2/Fe基合金复合涂层的方法,进行了理论分析和实验验证,取得了相关试验数据。结果表明,Fe基合金涂层主要组成相为α-Fe,Cr23C6以及体心立方的α-Fe固溶体等;熔覆层主要以亚共晶方式结晶,在初生固溶体间存在层片状的共晶组织。Cr3C2/Fe基合金复合涂层组成为γ-Fe,α-Fe,Cr23C6,Cr3C2以及Cr7C3等。Fe基合金涂层由发达的α-Fe枝晶和其间共晶组织组成,Cr2C2/Fe基合金涂层典型组织为等轴晶以及细小的共晶组织;Cr3C2对熔覆层的组织有显著的改善作用,使其组织细化,促使组织由树枝晶向等轴晶转化;Cr3C2的加入可显著提高Fe基合金涂层的显微硬度、高温抗氧化性等物理性能。这一结果对以后相关的Fe基合金激光熔覆以及激光表面改性研究有一定的帮助。     

原位生成VC颗粒增强镍基激光熔覆层研究

利用5kW横流连续波CO2激光器,在45#钢表面制备原位自生VC颗粒增强镍基复合涂层。利用金相显微镜、扫描电镜、电子能谱、X射线衍射仪研究了熔覆层的显微组织,并对其进行了硬度测量和摩擦性能试验。结果表明:原位自生VC颗粒增强镍基熔覆层平均硬度高达HV0.31300,且耐磨性得到显著提高。与纯Ni60熔覆层相比,其摩擦磨损失重约减小一半。分析认为,其硬度和耐磨性提高的原因在于涂层中VC-Cr3C2固溶间隙相和Cr3C2颗粒相的形成及其在γ(NiFe)/B(Fe,Si)3共晶基体中的均匀分布。     

激光熔覆过渡金属硅化物Laves相增强高温耐磨抗氧化涂层组织与性能研究

采用激光熔覆技术,在1Cr18Ni9Ti基材上,“原位”合成了以MoNiSi及Co_3MoSi Laves相为增强相的镍基和钴基复合材料涂层。利用OM,XRD、SEM、TEM等研究了涂层的显微组织和微结构,并考察了涂层的显微硬度、耐磨损性能和高温抗氧化性能。结果表明,镍基、钴基激光熔覆涂层显微组织分别为MoNiSi分布在镍基固溶体基体上和初生Co_3Mo_2Si分布在Co固溶体和Co_3Mo_2Si共晶基体上。两种合金的强化相均为具有密排六方晶体结构的MgZn_2型Laves相、且固溶大量合金元素Cr;固溶体相均为面心立方晶体结构,Cr、Si、Mo等合金元素固溶含量很高。镍基、钴基激光熔覆涂层的平均显微硬度分别为650HV_(0.2)和1000HV_(0.2)。与不锈钢和镍基高温合金相比,Laves相增强激光熔覆复合材料涂层具有优良的耐磨和抗高温氧化综合性能。     

激光熔覆层中非晶组织对摩擦学的影响

使用 5k W CO2 激光器对铝合金表面的 Ni- Cr- Al涂层进行熔覆处理 .分析发现 ,熔覆层中存在大量的非晶组织 .利用差热分析 DTA 方法半定量地确定非晶组织的含量 ,并对不同非晶含量的试样与灰铸铁进行摩擦磨损试验 .结果表明 ,激光熔覆试样的磨损量非常小 ,非晶含量越高 ,磨损量越小 .激光熔覆试样的摩擦系数在油润滑条件下相差不大 ,灰铸铁的摩擦系数在磨程 2 km后趋于稳定 ,且均小于 0 .1     

激光熔覆Cr7C3增强铬镍硅涂层组织与耐磨性

为了提高材料耐磨性,以Cr3C2和0.47Cr-0.50Mi-0.03Si合金粉末为原料,利用激光熔覆制备工艺,在A3钢表面制得了Cr7C3硬质相增强Cr-Ni-Si金属硅化物复合材料涂层;利用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、能谱仪与电子探针等分析了涂层的显微组织,并在室温干滑动条件下测试其耐磨性能。结果表明,硬质颗粒相Cr7C3的加入,显著提高了Cr-Ni-Si金属硅化物涂层的硬度,涂层具有良好的室温耐磨性能。     

激光熔覆Ni31Si12/FeNi金属硅化物复合材料涂层显微组织与耐蚀性研究

以Ni、Si元素粉末为原料,利用激光熔覆技术在A3钢表面制得了Ni_(31)Si_(12)/FeNi金属硅化物复合材料涂层。分析了该涂层显微组织,采用测定阳极极化曲线的方法评价了该涂层在0.5mol/l H_2SO_4水溶液中的耐蚀性能,考察了添加少量合金元素Cr对涂层耐酸腐蚀性能的影响。结果表明:激光熔覆Ni_(31)Si_(12) /12/FeNi金属硅化物复合材料涂层组织由带状Ni31Si12初生相及带间FeNi/Ni_(31)Si_(12)/12共晶组成,涂层表面平整、组织细小、与基体间为完全冶金结合;涂层组织显微硬度在HV650—75O之间,沿层深分布均匀;涂层组织组成相Ni_(31)Si_(12)/FeNi本身具有良好的耐酸腐蚀性能,具有快速凝固成分均匀的显微组织,激光熔覆Ni_(31)Si_(12)//FeNi金属硅化物复合材料涂层在H_2SO_4水溶液中表现出良好的耐蚀性。合金元素Cr的添加进一步提高了涂层的耐酸腐蚀性能。     

TiAl合金激光熔覆金属硅化物复合材料涂层耐磨性和高温氧化性能研究

利用预涂NiCrSi复合粉末时TiAl合金进行激光熔覆处理，分析了原始TiAl合金和激光熔覆复合材料涂层的耐磨性能和高温抗氧化性能，讨论了磨损和高温抗氧化机理及其与预涂合金粉末成分的关系。结果表明，涂层的滑动磨损和耐磨性能有提高，但当耐磨相体积分数过高时，由于涂层脆性增大，其耐磨性呈下降趋势；涂层在1000℃恒温氧化条件下均具有较好的抗氧化性能，氧化层结构较连续致密，主要由α-Al2O3，TiO2和SiO2组成。预涂NiCr-40％Si混合合金粉末的激光熔覆复合材料涂层具有更好的耐磨性和高温抗氧化性能。     

工艺参数对TiAl合金激光熔覆复合涂层的影响

利用预涂NiCr-Cr3C2复合粉末对-γTiAl合金(简称TiAl合金)进行激光熔覆处理,制得了以Cr7C3,TiC硬质耐磨相为增强相,以-γNiCrAl镍基固溶体为基体的复合涂层;较系统地研究了光束扫描速度对TiAl合金激光熔覆复合材料涂层组织与耐磨性能的影响.结果表明,随着激光束扫描速度的提高,涂层显微组织有细化的趋势,显微硬度有所提高,而涂层厚度则有所降低.在中等扫描速度下(2.00mm/s)获得的涂层具有最好的滑动磨损耐磨性.     

激光熔覆TiB2增强Co基合金涂层的组织与性能

为了研究TiB2陶瓷颗粒对激光熔覆Co基合金层的组织及滑动磨损性能的影响,采用5kW CO2连续式激光器在低碳钢表面激光熔覆Co基合金层和TiB2/Co金属陶瓷复合涂层。结果表明,TiB2/Co金属陶瓷复合涂层主要由γ-Co,Cr23C6,TiB2,TiC,Co3Ti等物相组成;Co基合金涂层的典型显微组织主要由发达的树枝晶+枝晶亚共晶组织组成,TiB2/Co复合涂层的显微组织主要由“梅花状”枝晶+细小共晶组织组成;TiB2/Co金属陶瓷复合涂层的显微硬度及室温滑动磨损性能明显优于Co基合金涂层。这些结果对激光熔覆金属陶瓷复合涂层相关领域的研究是有帮助的。     

钛合金表面激光熔覆（Ti＋Al/Ni）/（Cr2O3＋CeO2）复合涂层组织写耐磨性能

为改进钛合金(Ti6A14V)的耐磨性能,应用脉冲Nd:YAG激光器进行了钛合金表面熔覆(Ti Al/Ni) (Cr_2O_3 CeO_2)复合涂层实验,分析了熔覆层微观组织,测试了熔覆层显微硬度及其在大气环境室温下的摩擦磨损性能。结果表明,熔覆层组织是在细小树枝晶和共晶基体上散布着未熔Cr_2O_3颗粒和白亮球状液析Cr_2O_3,及生成的硬化TiAl陶瓷颗粒增强相。显微硬度明显提高,最高可达1150HV,平均是基材的3～4倍。熔覆层和基材实现良好冶金结合,白亮熔合区宽度为10～20μm。激光熔覆层干滑动摩损的摩擦系数在0．2～0．3之间,磨损率比Ti6A14V标样降低约4～5倍。     

激光熔覆层微剪切性能的研究

利用微剪切试验原理对Fe-Cr-Ni合金和Fe-Cr-Ni-+N包MS2激光熔覆层、熔覆层与基材交界处以及热影响区进行了微剪切试验。结果表明:熔覆层的剪切强度大小依熔覆合金成分而定;熔覆层与基材交界处的剪切强度比热影响区高,并比某些合金的熔覆层高。这说明,激光熔覆工艺中的熔覆层与基材交界处不是传统观念上的薄弱环节。