激光重熔喷射电沉积纳米结构镍涂层性能研究

为了研究激光重熔工艺对用喷射电沉积方法在45#钢基体表面制备的纳米结构镍涂层性能的影响,采用扫描电镜和X射线衍射仪对涂层表面形貌和晶粒尺寸进行了分析,并对涂层做了表面显微硬度测试和耐腐蚀性试验,对激光重熔工艺对涂层性能影响进行了理论分析和实验验证。结果表明,在优选的工艺参数下,喷射电沉积制备的镍涂层由平均尺寸为13.7nm的纳米晶颗粒组成;经过激光重熔后,熔融区内的晶粒尺寸明显减小,涂层与基体由机械结合变为冶金结合,涂层的表面显微硬度和耐腐蚀性能得到明显的提高。这一结果对于促进激光加工技术在纳米材料的应用具有一定的理论意义和实际价值。     

激光重熔对CoCrAlYTa涂层组织及氧化性能的影响

采用等离子喷涂工艺在Co基合金表面制备CoCrAlYTa-Al_2O_3-ZrB_2复合涂层,并采用激光重熔工艺对涂层进行处理。通过扫描电镜(SEM)、和X射线衍射仪(XRD)对重熔前后试样进行检测,分析涂层的微观结构及物相组成,同时对涂层进行高温氧化实验,比较重熔前后试样的性能。结果表明,激光重熔消除了等离子喷涂层的片层状结构、孔隙等缺陷,涂层致密性有很大提高;激光重熔层截面显微硬度从平均899.47 HV提高到929.484 HV;激光重熔层氧化增重速率约为等离子喷涂层的1/6,且氧化膜均匀致密,有效阻止氧化的进一步进行,从而大大提高涂层的抗氧化性能。     

钛合金表面激光重熔镍包石墨涂层的研究

为了提高钛合金的表面耐磨性能,以镍包石墨粉末作为预涂材料,先热喷涂到Ti-6A l-4V基底表面,再采用激光技术进行重熔处理,获得了质量良好的增强涂层。通过XRD、SEM和EDS对涂层组织进行分析,结果表明:涂层的微观组织为固熔了少量Ti元素的镍基,含有大量的TiC增强相。这些TiC增强相呈现发达的枝晶状形态,是在激光重熔过程中原位反应生成的。显微维氏硬度测试表明:激光重熔涂层的硬度达到HV1200,是钛合金基底硬度的3倍。     

镍含量对激光熔覆镍钛合金涂层组织与性能的影响

镍钛合金55NiTi粉末与纯Ni粉末混合,通过激光熔覆的方法,在316L不锈钢基体上制备了熔覆涂层,借助X射线衍射仪、扫描电子显微镜及能谱仪对涂层组织结构进行了分析,并对比了混合粉末制备的涂层与55NiTi合金粉末涂层的耐磨及耐腐蚀性能。结果表明,Ni的添加使55NiTi涂层的组织更加致密,晶粒尺寸更小,表面硬度可达830 HV,提高了约7%,摩擦磨损实验中的失重减少了约10%,摩擦系数也更小。使用电化学工作站研究了涂层的耐腐蚀性能,Ni的添加使涂层的自腐蚀电流和腐蚀速度降低了50%以上,耐腐蚀性能得到了显著的提高。     

纳米TiC/C对激光熔覆镍基合金涂层组织和性能的影响

采用激光熔覆技术在38CrMoAl钢表面制备了不同纳米TiC/C添加量的镍基复合涂层。利用现代微观分析技术和性能检测手段,系统分析了纳米TiC/C添加量对镍基复合涂层微观组织形貌和性能的影响规律。结果表明,不同纳米TiC/C添加量镍基复合涂层主要是由γ-Ni、Ni3B和M23C6相组成。但有所不同的是,随着纳米TiC/C添加量的增加,γ-Ni树枝晶的数量呈现出先增后减的变化趋势,而其尺寸的变化趋势则相反。在纳米TiC/C的质量分数超过3.5%时,组织中开始有明显TiC颗粒存在,且其数量和尺寸呈逐渐增加的变化趋势。由于受晶粒细化和TiC硬质强化这两个关键因素的影响,复合涂层的硬度随着纳米TiC/C添加量的增加而升高,而耐磨性则在纳米TiC/C添加量为5.0%时达到最高,其源于细小TiC硬质相低的缺陷及其与周围基体高的协调变形能力。     

激光重熔处理工艺对等离子喷涂热障涂层组织的影响

研究了激光不同工艺参数对等离子喷涂ＺｒＯ２热障涂层组织结构的影响,结果表明：随着激光输出功率的增大,重熔组织由单一柱晶结构变为等轴晶＋柱晶双层结构。ＺｒＯ２层最高显微硬度也随之增大,这与等轴晶的存在有关。对两种不同晶体相结构进行ＸＲＤ分析表明：柱晶结构表现出一定的择优取向。     

以纳米SiC为填料的激光重熔等离子喷涂陶瓷涂层组织及耐腐蚀性能的研究

在45#钢表面,以等离子喷涂技术制备了WC/Co-NiCrAl涂层(TC-1)。采用激光直接重熔等离子喷涂陶瓷涂 层技术制备了激光重熔WC/Co-NiCrAl/laser-remelting陶瓷涂层(FC-2);以纳米SiC粉末为填料,对等离子喷涂层进行 了填料下的激光重熔,制备了纳米SiC改性的WC/Co-NiCrAl/nano-SiC复合陶瓷涂层(FC-3)。采用X射线衍射、扫描电 镜对三种涂层微观组织进行了分析,同时对陶瓷涂层的耐腐蚀性能进行了研究。结果表明,TC-1涂层由WC,W2C, W6C2.54,W,Co,CoO组成;TC-2重熔层由WC,W2C,CoO及W组成;纳米改性后的重熔层TC-3由SiC,Si2W,WC,W及 CoO组成。在激光作用下,原等离子喷涂层WC/Co的片层状组织得以消除。与TC-1涂层相比,TC-2及TC-3陶瓷涂层 致密化程度明显提高,涂层耐腐蚀性能也得到了明显的改善。     

激光重熔功率对镍基自润滑涂层组织与性能的影响

为研究重熔功率对Inconel 718镍基自润滑涂层组织与性能的影响规律,采用激光熔覆技术在27SiMn钢板材上制备Inconel 718熔覆涂层,选用三种不同的激光功率二次重熔熔覆试样。使用超景深显微镜观察熔覆层表面形貌及金相组织,使用显微硬度计检测熔覆层的显微硬度,使用销-盘式摩擦磨损试验机检验及评价熔覆层的摩擦磨损性能。结果表明,激光重熔后熔覆层的晶粒得到明显的细化,随着重熔功率的增加,熔覆层晶粒尺寸先减小后增大,重熔功率为1 260 W时,熔覆层顶部晶粒尺寸最均匀细小;重熔后熔覆层的硬度均有较大提高,相较未重熔试件硬度最高可提升22%;从磨损形貌来看,试样的磨损机理主要为磨粒磨损,经重熔后试样的摩擦系数及磨损失重均得到了明显的降低。分析摩擦磨损试验数据可知,重熔功率在1 260 W时,试件的耐磨性能最好。     

轧辊表面激光重熔热障涂层抗热冲击性能研究

为了提高轧辊表面涂层的抗热冲击性能、延长其高温条件下的使用寿命,采用5kW CO2激光器,对轧辊表面等离子喷涂热障涂层进行了重熔处理。利用扫描电镜和能量色散谱仪,观察激光重熔涂层的涂层形貌和微观结构, 对分界面元素进行了微区成分分析。将试样在1000℃下保温10min后,放入常温(25℃)水中激冷,探究其抗热冲击性能,并与等离子喷涂涂层进行了对比。结果表明,经激光重熔后,涂层孔隙、裂纹明显减少,涂层质量明显提高;涂层与基体之间在一定程度上实现了冶金结合,结合强度明显提高;开始出现裂纹以及最终失效时的冲击循环次数由原来的14次和32次分别提高到43次和94次。该激光重熔工艺有助于提高涂层的热冲击性能,可延长轧辊的使用寿命。     

电沉积镍纳米晶对碳纳米管生长的影响

我们的前期研究发现，通过制备脉冲电沉积镍（Ni）纳米晶作为催化剂，在火焰中可以生长出直径均匀的碳纳米管（CNTs），还可以通过改变电沉积参数获得不同尺寸的纳米晶晶粒，从而达到控制CNTs管径的目的。本工作进一步研究Ni纳米晶的表面形貌的CNTs生长形态和机理的影响。     

激光重熔对TC4钛合金表面激光原位熔覆层微观组织与性能的影响

为了进一步提高激光原位熔覆层的质量,利用激光重熔方法对TC4钛合金表面激光原位熔覆层进行了处理。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和显微硬度计分别对比研究了熔层的显微组织、相分布和显微硬度。结果表明,适当工艺参数的激光重熔处理可以消除位于原位熔覆层底部的大气孔,可以使熔层中的陶瓷相分布更均匀,从而提高熔层的组织致密性;激光重熔处理后熔层硬度值的梯度变化减弱,熔层的平均显微硬度与质量的稳定性均得到提高。     

激光重熔镍基合金火焰喷焊层组织及性能

利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析不同激光工艺参数重熔后的Ni基合金火焰喷焊层及其经不同温度回火处理的显微组织和相组成,并进行了显微硬度和耐磨性测定.试验结果表明,重熔喷焊层的组织主要由γ-(Ni,Fe)固溶体和Cr23C6,Cr7C3,Cr2B,Cr2B,Fe3B,Fe2B等组成,与火焰喷焊层相比,显微组织得到进一步细化,硬度和耐磨性都有较大幅度的提高.在相同工艺条件下,激光扫描速度愈快,显微组织愈敛密、细小,硬度和耐磨性愈好,但重熔喷焊层的熔深较浅;不同激光工艺参数的重熔喷焊层,经不同温度回火后,硬度都得到了进一步的提高;扫描速眨为360 mm/min,经600 C×3 h回火后的重熔喷焊层硬度相比为最高.采用合适的激光重熔处理工艺及随后的热处理,或使Ni基合金火焰喷焊层进一步强化,使用性能得到进一步改善.     

激光熔覆Ni/WC复合涂层的组织和性能

采用激光熔覆方法在A3钢基体上制备Ni/WC复合涂层 ,研究了不同激光功率下复合涂层中WC颗粒的形貌与分布及其对涂层耐磨性能的影响。结果表明 ,在Ni/WC复合涂层中 ,合理的激光功率使WC颗粒部分熔化 ,并在颗粒周围重新凝固并析出针状碳化物 ,这既有利于提高涂层的硬度又能使未熔化的WC颗粒与涂层基体合金牢固结合。     

激光重熔层稀释区与熔覆区界面区域的组织结构

利用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对Ti6Al4V(TC4)合金表面激光重熔的NiCrBSi/TiN涂层稀释区与熔覆区界面组织进行了分析.结果表明,稀释区与熔覆区界面区域的快速凝固组织为Ti-Ni,Ti-Cr金属间化合物和Ti-N化合物.Ti-Ni,Ti-Cr金属间化合物中部分的Ti,Ni原子被熔池中的Cr,Al等原子所取代,形成了以Ti2Ni,TiNi和Cr2Ti为基的化合物.Ti-N两相之间的Ti2.6Ni1.33组织有许多的蜂窝",最大尺寸约为40 nm,较小的为10 nm以下.这是由于熔体中的气团"来不及逸出,在快速凝固中滞留的结果.     

激光表面重熔对LY12CZ性能的影响

通过控制CO2连续激光器的有关工艺参数,对LY12CZ铝合金进行了激光表面重熔,并对重熔后的试样进行了疲劳实验、疲劳断口分析、金相分析及显微硬度测试.研究结果表明,LY12CZ铝合金经过激光重熔后,疲劳寿命与未经激光处理试样相比无显著差异,疲劳断口显示疲劳裂纹源区出现在重熔区的表层,疲劳裂纹沿着柱状晶的晶界扩展,在基材处瞬断.激光重熔后表层金相组织明显细化,使得材料表层的显微硬度比基体硬度提高了40%.     

激光熔覆TiCp/NiCrBSi复合涂层的组织与摩擦学性能

应用激光表面改性方法 ,在 4 5 # 钢表面熔覆了TiCp/Ni Cr B Si C复合涂层 ,利用SEM ,TEM分析以及磨损试验 ,研究了复合涂层的组织特点和耐摩擦磨损性能及其影响规律 ,并探讨了添加稀土氧化物改善复合涂层的组织性能及稀土氧化物的作用机制。结果表明 ,TiC颗粒在熔覆层中发生部分溶解和重新析出 ;熔覆层与基体形成交互扩散区 ,在该区中发现 (Fe ,Cr) 2 3 C6碳化物 ,同时还形成大量α和γ微晶 ,局部区域存在Ni Si B Re非晶相。在凝固应力作用下 ,TiC颗粒与粘结金属界面之间存在大量的孪晶和位错。稀土氧化物对复合涂层显微硬度提高幅度不大 ,但能明显地减小复合涂层的摩擦系数 ,显著提高涂层干摩擦磨损状态下的耐磨性。TiC含量为 4 5 %～ 5 0 %时 ,熔覆层具有最佳耐磨性     

宽带激光熔覆NiWC梯度复合涂层组织与性能

采用自重送粉法,在40Cr钢表面用宽带激光熔覆了NiWC复合梯度涂层。RDX分析表明,NiWC复合梯度涂层熔覆区主要是由γNi、M23C6、M7C3、Ni3B、WC和W2C所构成。涂层组织形貌特征随着由Ni-50%WC、Ni-25%WC、Ni-10%WC和Ni基合金各亚层的渐次过渡而发生明显变化在复合梯度涂层熔覆区各亚层交界处因激光重熔作用其显微硬度明显降低,致使熔覆区沿层深方向出现了几个软化微区;在干滑动摩擦磨损条件下,Ni-WC复合梯度涂层具有很高的耐磨性,其主要磨损机制为磨粒磨损和WC颗粒剥落磨损。     

激光熔覆铁基合金涂层的高温氧化性能

通过在Fe基合金粉末中添加Cr3C2的方法,在35CrMo钢表面激光熔覆制备抗高温氧化Fe基合金复合涂层。采用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)等分析手段对激光熔覆层600℃氧化100h后的氧化膜形貌及成分进行分析,研究不同Cr3C2含量对抗高温氧化性能的影响。结果表明,激光熔覆Fe基合金涂层组织均匀致密,与基体结合良好,无裂纹、气孔等缺陷。在600℃下,Fe基合金涂层和添加Cr3C2的Fe基合金涂层的抗高温氧化性能均明显优于基体,其累计氧化增重及增重速率远远小于基体。Fe基合金熔覆层600℃氧化后表面形成了FeCr2O4尖晶石氧化物,具有较好的抗氧化能力。由于添加的Cr3C2熔覆过程中发生分解,使熔池中Cr元素含量提高,高温下试样表面形成连续完整的Cr2O3氧化膜,故添加Cr3C2的熔覆层的抗高温氧化性能提高。