激光熔覆Ni-2涂层在冲击载荷下失效机理研究

采用冲击碰撞载荷,对奥氏体不锈钢表面激光熔覆镍基合金涂层进行冲击试验,涂层与基体都产生了微塑性变形,反复作用可产生累积宏观塑性变形,从涂层到基体都出现了均匀的形变硬化现象。在涂层覆盖区边缘下部会出现强烈的形变硬化与材料流动现象,同时此处容易产生裂纹并扩展。     

多层激光熔覆对30CrMnSiNi2A高强钢组织与性能的影响

在30CrMnSiNi2A高强钢基体上进行多层激光熔覆,研究各层熔覆热循环对基体组织与力学性能的影响。结果表明:在组织方面,熔覆盖面层时均对基体重新淬硬,由于已沉积熔覆层会吸收激光热量,故基体淬硬深度会随着层数的增加而逐渐减小,淬硬深度减小至对基体不能完全奥氏体化时,出现了不完全淬硬现象;继续增加熔覆层数,熔覆层不再重新淬硬基体,产生了回火作用。多层熔覆时每一层均对基体有回火作用,随着层数的增加,基体马氏体板条束间残余奥氏体首先分解,接着碳化物逐渐析出,马氏体板条粗化变宽、块状化,直至板条状马氏体特征消失,完全转变为索氏体组织。在力学性能方面,随着层数增加,基体热影响区试样变化趋势为抗拉强度逐渐降低、冲击韧性逐渐升高。由于激光快速加热,首层熔覆对基体回火残余奥氏体分解不明显,次层或后续层熔覆对基体残余奥氏体产生明显的分解作用,故残余奥氏体相减少,造成拉伸延伸率、冲击韧性均略有降低。随着熔覆层数增加,基体热影响区拉伸延伸率增加,拉伸断裂沿高温回火区启裂、扩展;熔覆层数继续增加,直至对基体产生不完全淬火时,拉伸断裂可分别在不完全淬火区、高温回火区多点启裂、扩展,拉伸塑性变形协调性下降,造成基体热影响区试样延伸率显著下降。     

瓦楞辊高耐磨激光熔覆颗粒增强铁基复合涂层

瓦楞辊现有强化方式如中频淬火、氮化、镀铬、激光相变硬化和喷涂碳化钨在寿命、成本、工艺稳定性及可再修复性方面存在一定的局限性,而采用激光熔覆的方法对瓦楞辊进行强化及修复可以在一定程度上弥补传统方法的劣势.针对瓦楞辊工况下强烈的低应力干摩擦磨粒磨损,采用专门研制的抗磨粒磨损粉未材料THW-64,通过工艺优化,在瓦楞辊齿表面激光熔覆制备厚度大于0.4 mm的耐磨涂层,研究瓦楞辊激光熔覆强化涂层的组织及性能.熔覆层无裂纹、与基体呈牢固的冶金结合,涂层组织为亚共品基体上弥散分布着大量原位生成的复合碳化物颗粒,平均显微硬度915HV0.2.摩擦学对比实验证明复合涂层耐磨粒磨损的性能明显改善,工业应用表明激光熔覆强化的瓦楞辊使用寿命较激光相变硬化有显著提高.     

基于绿色再制造的火车车钩裂纹激光修复和表面强化

车钩是铁路车辆的关键部件之一,钩尾销孔承载面产生的裂纹是其主要失效形式.为了实现对车钩的绿色再制造,文中通过实验研究了激光熔覆技术在车钩裂纹修复方面的应用,并分析了熔覆材料的硬度分布、耐磨性、低温冲击韧性以及结合区域的微观组织特征.实验结果表明,熔覆材料与基体实现了冶金结合,硬度分布合理,耐磨性和低温冲击韧性都比母材有了较大提高,为开展产业化的绿色再制造奠定了基础.为了防止新造车钩出现裂纹,提出了一种新的激光淬火工艺,替代原有的中频淬火工艺,实验结果表明,激光淬火的硬度和耐磨性都比中频淬火有较大提高,而且兼顾了车钩总体的力学性能,可以在实际生产中应用.     

球墨铸铁激光熔覆镍基合金的研究与应用

用DL—HL—TH500型高功率横流CO2激光器,采用同步送粉法在球墨铸铁上激光熔覆镍基合金,结果显示,熔覆层表面质量较好,在熔覆层内裂纹、疏松、气孔等缺陷极少：合金层的显微组织比基体组织明显细化,与基体形成冶金结合,合金层显微硬度高于基体材料。采用该技术对贵重零部件进行激光熔覆修复实践表明,经修复后的零件满足使用要求,达到预期的效果。     

30CrMnSiA钢激光表面淬火的显微组织及耐磨性

采用功率为 2kW ,扫描速度为 10 0mm/min的工艺参数对钻杆接头材料 30CrMnSiA钢进行了表面相变硬化处理 ,研究了相变层的组织和耐磨性。实验结果表明 ,30CrMnSiA钢表面相变硬化层分为完全淬硬层、过度层和受热影响的基体组织 ,硬化层的显微组织明显细化 ,其表面层的耐磨性明显高于未经激光处理的 30CrMnSiA钢。     

40CrNiMoA钢表面激光淬火后的组织和性能

采用光纤激光器对卷取机卷筒主轴常用的40CrNiMoA钢进行了激光淬火实验,采用金相显微镜观察试样表面的显微组织,采用维氏硬度计测试相变硬化层的显微硬度,采用立式万能摩擦磨损试验机评估试样的摩擦磨损性能,采用体视显微镜观察试样截面的宏观组织及磨损形貌,采用电化学工作站测试试样的耐蚀性能。结果表明:40CrNiMoA钢经激光淬火后,表面会出现一层相变硬化层,其显微组织主要为细小的马氏体、少量的残留奥氏体以及部分弥散的碳化物;硬化层深度约为200μm,硬度值可达638.3~711.2HV,约为基体的2.6~2.8倍;平均摩擦因数为0.506,与基体相比下降了42.5%,磨损量为1.3mg,仅为基体的36.1%,其主要磨损机制为磨粒磨损;腐蚀电位为-0.497V,自腐蚀电流密度为2.16789×10^-9 A/cm2,与基体相比,腐蚀电位略有提高,而自腐蚀电流密度有所降低,耐腐蚀性能得到了较大提升。     

CeO2对激光熔覆Ni60合金涂层组织及性能的影响

为了研究稀土元素CeO₂对激光熔覆涂层性能的影响,以45#钢为基体、Ni60和Ni60+CeO₂粉末为熔覆材料,采用激光熔覆多道搭接工艺制备了含不同含量稀土氧化物的熔覆层。通过对熔覆层着色探伤、显微组织观察、显微硬度测定的试验,分析不同含量的稀土氧化物对熔覆层表面裂纹数量、显微组织、硬度的影响规律。结果表明,CeO₂的最佳掺杂质量分数为0.004;适量稀土元素CeO₂的掺杂,可使熔覆涂层裂纹数量减少,熔覆层的显微组织更加均匀而细小;熔覆涂层表面显微硬度远高于基体,维氏硬度是基体的3.6倍,搭接区域硬度值是基体的3倍左右。这表明稀土元素的添加可以抑制裂纹、细化晶粒,并在一定程度上提高熔覆层硬度。     

钛合金表面NiCrBSi激光熔覆层的组织与耐磨性研究

在 TC4合金表面进行了激光熔覆 Ni Cr BSi涂层的试验 ,结果表明 ,激光熔覆层在微观结构上存在熔覆区、结合区和基体热影响区三个区域。熔覆区的组织是在初晶 γ Ni和 γ Ni、Ni3B、硅化物组成的多元共晶基底上分布着 Ti B2 、Ti C、M2 3( CB) 6等颗粒增强相。结合区是熔覆材料 Ni基合金和基体钛合金的混熔区 ,呈定向凝固特征。基体热影响区为针状马氏体组织。激光熔覆层的耐磨性能比时效硬化的钛合金显著提高 ,磨损机制是剥层磨损和磨粒磨损。     

W6Mo5Cr4V2激光熔覆陶瓷涂层显微组织及性能分析

采用2kW的CO2激光束在W6Mo5Cr4V2高速钢表面熔覆陶瓷层材料,表面会形成三维网络状的陶瓷层,并经过淬火、回火热处理。研究结果表明,高速钢的高强度、高韧性结合高性能的陶瓷层,可形成一个良好的硬化层分布,其最高硬度可达1887HV,其耐磨性比常规淬、回火组织高约(3～7)倍。其高温硬度(红硬性)及回火稳定性均有所提高。     

激光热处理的模拟及其应用

采用无量钢参数，导出了匀强矩形激光光斑相变硬化处理钢铁材料时表面以下各部分材料所经历的最高温度与其距表面距离的关系曲线族。仅由此曲线族，即可根据要求的淬火层深度以及单位时间处理的表面积，计算确定激光热处理的参数。     

多冲载荷下表面涂层覆盖形式与基体开裂

对在多冲碰撞载荷下的激光厚涂层试件进行试验，发现涂层在基体上的全覆盖形式比部分覆盖形式的极限应力要低，但在相同多冲应力作用下寿命长。后者的基体在涂层覆盖区边缘下部会出现强烈的形变硬化与材料流动现象，同时此处容易产生裂纹并扩展，造成涂层脱落。     

模切辊激光表面淬火的研究

用连续波CO2激光束对50#钢模切辊进行了激光表面淬火试验,研究了淬火层的显微组织及硬度分布.结果表明,50#钢模切辊经激光表面淬火后,硬化层组织由细小的位错马氏体及少量的残余奥氏体组成;模切辊变形很小,且表面硬度高,整体硬度分布较为均匀,能够达到技术要求.采用激光淬火技术对50#钢模切辊进行表面强化是可行的.     

激光硬化基体对镀铬层组织和结合的影响

采用激光相变硬化的方法在电镀前对基体表层预先进行处理,以改善镀层与基体的结合强度,提高其承载能力。借助扫描电镜(SEM)分析镀铬层的组织和界面,对镀层、相变硬化区和基体的硬度变化进行分析,对镀层抗高温烧蚀能力进行测试。结果表明,基体经激光相变硬化处理后,既可以促进镀层外延生长,又可以在镀层和基体之间实现硬度的梯度过渡,从而可以改善结合,缓解应力,提高承载能力,镀层的抗剥落能力和使用寿命得到显著提高。激光相变硬化得到细小的淬火马氏体,位错密度显著增加,表面活性增强,是促进镀层外延生长的主要原因。     

激光淬火基体对铬层表面形貌的影响

为了揭示激光淬火基体对电镀铬层表面形貌的影响,采用激光离散淬火基体的方法对镀铬层表面形貌进行了研究。铬层表面形成了与离散基体对应的、密实球状组织条带和疏散球状组织条带离散相间的周期性形貌;密实球状组织条带对应着原始基体区,而疏散球状组织条带则对应着激光淬火区。借助于高分辨率扫描电镜,利用化学腐蚀基体和粒子束刻蚀法分别对铬层界面和厚度方向组织形貌的进行了实验分析。结果表明,铬层表面形成了与其对应的周期性形貌,其机理是铬层界面周期形貌和铬层不同的生长方式,将激光离散基体特征传递给了铬层表面。     

CMOS集成电路场区电离辐射加固技术分析

根据电离辐射引起场区隔离失效的机理，从版图设计及工艺技术两方面分析了场区辐射加固技术，结果表明，利用版图设计实现场区加固，需增加芯片面积并牺牲电路性能，一般适用于中小规模集成电路的加固，用工艺技术实现场区加固，对电路性能影响小，适用面广，是值是推荐的集成电路场区加固方法。     

Layout and bias considerations for preventing transiently triggered latchup in CMOS

This paper investigates several techniques for hardening CMOS curcuitry against transiently triggered latchup. Measurements of critical rise time are made on four variations of the p-n-p-n structure inherent to CMOS. For each structure the n-well and substrate shunt resistances are varied as is the substrate bias. These measurements are performed on both bulk and epi-samples using both topside and backside substrate contacts. Comparison of the parasitic bipolar transistors comprising the p-n-p-n structures reveals that differences in bipolar behavior do not completely explain the differences in p-n-p-n latchup behavior. Test results are used to rate the various hardening techniques.     

Computer-aided design of a Si avalanche photodiode

A computer-aided design of a Si avalanche photodiode is presented. As an example, the design of the boron diffused photodiode with a desired time constant is carried out. The choice of an area of an active region is not affected by a diffusion condition but primarily by a substrate impurity concentration. For a very high speed response a moderate substrate impurity concentration must be selected. For a longer time constant than about 0.1 ns an increasing area of an active region is acceptable with a decreasing substrate impurity concentration. In a lightly doped substrate, a uniform multiplication of an active region cannot occur. Using the usual diffusion technique the acceptable highest resistivity of a substrate is about 1-2 Ω.cm. The capacitance of the guard ring occupies a considerable part in a total capacitance. Calculated results are in good agreement with experimental results.     

大尺寸硅基体633nm和3.5～4.1μm双波段高反射膜研制

硅由于透光区域较宽,便于光学系统使用而经常应用于中波红外光学系统中。但是,以其作为基底,镀制0°～22.5°入射、633 nm与3.5～4.1μm双波段的反射膜却具有相当大的难度,尤其是φ300 mm等大尺寸硅镜引起的牢固度问题。以红外光学和薄膜技术为背景,介绍了大尺寸硅基体反射膜的特性、制备及测试方法。由于红外区可选用的薄膜材料较少,兼顾膜层的制备、光谱特性及可靠性满足等方面因素,最终采用氟化镱(YbF3)作为低折射率材料。经过多次实验,采用速率控制、离子辅助等工艺方法,选取合适的基底温度,解决了在大尺寸硅基体上由于膜层过厚以及YbF3膜层严重应力作用而导致的膜层龟裂问题,最终研制成功符合使用要求,且可靠性和光谱特性皆优的双波段反射薄膜。