宽带激光熔覆Hi60+WC的合金粉末组织性能研究

激光熔覆是利用高能密度的激光束产生的快速凝固过程．在基材表面形成与基材相互熔合的、且具有完全不同的成分与性能的合金覆层．国内激光熔覆研究还仅限于实验室阶段,应用于生产实际中的例子较少,尤其对于多层熔覆试验研究甚少．本文将针对我室横向课题,在实际工件材质表面进行单层、多层熔覆试验．研究熔覆层组织、物相及不同工艺对组织、性能的影响． 利用横流ＣＯ２激光器在３８ＣｒＭｏＡｌ表面激光熔覆Ｎｉ６０＋ＷＣ（２５％ｗｔ）复合合金粉末．用ＪＳＭ－５６００ＬＶ型扫描电镜观察组织形貌,并进行能谱分析;用ＸＲＤ－６０…     

铁基抗高温磨损激光熔覆涂层强韧设计和研究 Ⅱ:Fe-Cr-C-W-Ni激光熔覆层的微观组织及性能

利用ＯＭ、ＳＥＭ、ＴＥＭ研究了Ｆｅ－Ｃｒ－Ｃ－Ｗ－Ｎｉ激光熔覆涂层熔覆态及其高温时效态的微观组织结构。结果表明激光熔覆层组织细小,具有强韧两相组成（奥氏体和Ｍ_７Ｃ_３碳化物）的微观结构特征,高温时效处理组织中有Ｍ_（２３）Ｃ_６、Ｍ_６Ｃ、Ｍ_２Ｃ等新碳化物形成。显微硬度和冲击磨损实验证实了激光熔覆态和峰值时效态熔覆层均具有良好的力学性能。     

Inconel 738激光熔覆层的裂纹控制方法

针对镍基高温合金激光熔覆过程中覆层极易产生裂纹的问题,在高温合金K438基体上激光熔覆Inconel 738合金粉,研究了熔覆层的开裂机理以及裂纹控制方法。裂纹由靠近基体端的过渡层产生并扩展到熔覆层,具有典型的沿晶特征,裂纹的形成主要与熔覆层中的热输入和低熔共晶相有关。从减少激光熔覆层中的低熔共晶相出发,通过优化激光熔覆工艺参数、添加适量Y2O3以及对基体进行同步冷却,可在一定程度上减少甚至避免熔覆层裂纹的产生。     

高温合金K403的激光熔覆研究

研究了高温合金K403基体上商用镍基自熔合金和自配无硼、硅元素镍基合金的激光同步送粉熔覆过程,分析了基体组织状态、熔覆层材料和熔覆工艺参数对熔覆层裂纹倾向的影响,探讨了激光熔覆技术强化和修复高温合金叶片的可行性。研究发现,激光熔覆时大多数裂纹是从基体侧形成后深入到熔覆层中,而基体组织中缩松等铸造缺陷及晶界低熔点共晶的存在是熔覆层开裂的重要原因。采用无硼、硅元素合金熔覆改善了结合区性能,与自熔合金相比,有助于改善熔覆层裂纹倾向。加入适量稀土氧化物有助于减少或消除裂纹。熔覆工艺参数对裂纹产生的影响较大,存在一个无裂纹参数选择范围。研究证明,高温合金基体上熔覆无硼、硅元素合金更易于消除熔覆层裂纹,实现强化与修复更具优势。     

鼓风机叶片激光熔覆的应用研究

结合电站用鼓风机叶片的失效分析，提出了在叶片表面激光熔覆镍基ＷＣ合金的工艺方法。结果表明，采用激光功率密度为３．５Ｘ１０４Ｗ／ｃｍ２，作用时间为０．０６ｓ的辐照工艺，获得了与基体呈冶金结合，组织致密均匀，具有高硬度、高耐磨性和优异的抗酸性介质腐蚀性能的熔覆合金层，实际生产检验表明，激光熔覆叶片的性能明显优于未经熔覆的１５ＭｎＶ钢叶片。     

铝合金激光熔覆Ni-WC涂层的组织及耐磨性

采用５ｋＷＣＯ２激光器，对ＺＡ１１１合金表面的Ｎｉ－ＷＣ等离子涂层进行了熔覆处理。利用ＳＥＭ和Ｘ射线衍射分析了激光层中的组织分布，并对激光处理后的试样进行了耐磨性实验。实验结果表明，激光熔层中的组织以镍铝基的金属间化合物Ａｌ３Ｎｉ，Ａｌ３Ｎｉ２，ＡｌＮｉ和Ｎｉ３Ａｌ为主；ＷＣ颗粒基本在熔区中熔化，在冷却过程中以弥散碳化物形式析出。这些组织的存在使得激光熔层具有很高的硬度，其润滑磨损耐磨性为未经激光处理喷涂层的１．７５倍和Ａｌ－Ｓｉ合金基体的２．８３倍。     

ZL111铝合金表面Ni-Cr-Al激光熔覆层中的非晶组织

利用５ｋＷＣＯ２激光器激光熔覆铝合金表面的Ｎｉ－Ｃｒ－Ａｌ涂层,ＳＥＭ与ＴＥＭ分析结果表明,在激光熔覆层中存在有非晶组织,非晶组织呈空间扭曲薄片或杉叶状,它们分别存在于熔覆层颗粒间白色网状组织与颗粒中     

激光熔覆功率对熔覆合金组织性能的影响

利用横流ＣＯ２激光器的在３８ＣｒＭｏＡｌ表面激光熔覆ＮｉＣｒＢＳｉ＋ＷＣ（２５％ｗｔ）复合合金层的组织、硬度与耐磨性。用扫描电镜观察组织形貌,用Ｘ射线衍射仪进行物相分析,用磨损实验机进行耐磨性。用扫描电镜观察组织形貌,用Ｘ射线衍射仪进行物相分析,用磨擦磨损实验机进行耐磨性实验,结果表明：合金层与基体成良好的无裂纹气孔的冶金结合。表面耐磨性与工艺参数具有一定的对应关系,在激光功率２．２ｋＷ时的耐磨性最高,为氨化工艺的７．８倍。激光熔覆功率对熔覆合金组织性能的影响@李刚$辽宁工程技术大学机械工程学院!…     

镍基碳化钨金属陶瓷激光熔覆层开裂性的研究

利用２ｋＷＣＯ２激光器在Ａ３钢板上进行Ｎｉ基ＷＣ金属陶瓷的激光熔覆试验，研究了在不同工艺条件及碳化钨含量下熔覆层的开裂性能。结果表明，碳化钨金属陶瓷激光熔覆层中碳化钨本身成了裂纹产生与扩展的薄弱环节，但碳化钨含量较高时熔覆层裂纹率反而降低。试验结果还显示，不同碳化钨含量下，熔覆层的宏观裂纹数目随激光扫描速度的变化规律不同     

碳纳米管对Ni60激光熔覆层的耐蚀性影响

利用自动送粉激光熔覆技术,在A3钢表面进行了Ni60合金添加碳纳米管的激光熔覆实验,采用静态浸泡法对相同工艺条件下获得的纯Ni60熔覆层和碳纳米管/镍基熔覆层的耐腐蚀性进行研究,在光学显微镜下观察样品表面腐蚀形貌,并对碳纳米管/镍基熔覆层的腐蚀机理进行了分析.结果表明:当碳纳米管的含量为0.3 wt%时,碳纳米管/镍基激光熔覆层的耐腐蚀性能最好,与纯Ni60激光熔覆层相比,耐腐蚀性提高1倍多.碳纳米管/镍基激光熔覆层耐腐蚀的原因在于熔覆层保留的碳纳米管使熔覆层更加致密,隔离了腐蚀介质,促进了镍基合金的钝化,从而提高了熔覆层的耐蚀性;同时,熔覆层中保留下来的碳纳米管和被分解的碳纳米管与金属基体形成碳化物,作为增强相均匀弥散在熔覆层中,它们的存在阻止了腐蚀坑的长大,因而蚀坑较小,耐腐蚀性得到提高.     

TA2钛合金表面激光熔覆Ni基Tribaloy 700涂层

为提高钛合金表面强度,采用预置Tribaloy700(T700)合金粉末的方法在TA2钛合金表面进行了激光熔覆制备Ni基T700涂层的研究。研究结果表明,通过激光熔覆能够获得良好的T700合金涂层;涂层中Ti的适量存在能够促进laves相的析出与长大,Ti稀释较小时涂层组织主要为胞状和胞-枝蔓状的奥氏体γNi相,而Ti稀释较大时涂层组织为基体(TiNi γNi相) Laves相;涂层与基材之间有一厚约80~100μm的过渡区。显微硬度测试结果表明,在固溶强化及细晶强化等作用下T700熔覆涂层的显微硬度较常规方法有明显提高,适量的Ti稀释能够进一步提高涂层的硬度。根据Ti稀释程度的不同,涂层的平均硬度值在700~1000HV之间,约比TA2钛合金基材高4~5倍。     

激光-感应复合熔覆Ni基WC复合层的工艺研究

为了提高熔覆效率与消除熔覆层的裂纹,采用激光-感应复合熔覆的方法在A3表面获得了无气孔与裂纹的Ni基WC复合层。研究了不同的加工参量对复合层质量的影响,结果表明,随着激光比能的增加,粉末面密度增加;在相同的激光比能条件下,随着粉末面密度增加,熔覆层的高度增加,稀释率减小;在相同的粉末面密度条件下,随着激光比能的增加,熔覆层的宽度略有增加。此外,相对于单纯的激光熔覆技术,激光-感应复合熔覆的效率约可以提高5倍。在激光-感应复合熔覆过程中,熔覆层与基材间的温度梯度大大降低,这是Ni基WC复合层无裂纹的关键原因。     

Ni基合金/45#钢宽、窄带熔覆Co基合金的组织

利用 5kWCO2 激光器在Ni基铸造高温合金 4 5 #钢基体上宽带、窄带激光熔覆了H¨ogan¨as钴基合金 ,制备了无缺陷的涂层。用金相显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪对比分析了熔覆层的显微组织特征和相结构。结果显示 ,熔覆层均为由初生相γ Co枝晶和γ Co +Cr2 3C6 共晶组成。宽带熔覆层界面为垂直于界面生长 ,窄带熔覆层界面结晶方向受热流控制 ,为多方向结晶。 4 5 #钢熔覆层界面具有明显的白亮过渡层且宽带熔覆比窄带宽 ;Ni基合金熔覆层界面区很宽且不规则 ,无白亮色过渡层。沿熔覆层中心线的纵截面取样可见平行生长的枝晶     

镍基合金+WC激光熔覆层的显微组织形成机理及控制

采用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱分析等手段对镍基合金+WC熔覆粉末颗粒的颗粒种类、颗粒粒径、不同种类颗粒的分布及镍基合金+WC激光熔覆层内各种组织的不均匀分布进行了研究。根据热平衡原理建立了熔覆材料颗粒半径、激光束功率密度和熔覆材料颗粒加热温度之间的定量关系式,提出通过控制各种熔覆材料颗粒大小来实现设计与控制送粉激光熔覆层的显微组织,并以WC与N i基自熔合金混合粉料为熔覆材料,对获得的熔覆层的显微组织进行分析,证明了所提出的熔覆层显微组织的设计与控制方法的可行性与实用性。     

激光熔覆Al2O3-13% TiO2陶瓷层制备及其抗热震性能

利用高频感应辅助激光熔覆技术在镍基高温合金基体上制备了NiCoCrAl-Y2O3黏结层及Al2O3-13%TiO2(质量分数)陶瓷层。通过扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪分析了涂层的微观结构。实验结果表明,在高频感应辅助激光的作用下,基体与黏结层、黏结层与陶瓷层之间的界面均展现了良好的结合特性,具有明显的界面扩散现象。陶瓷层在激光的作用下形成了三维网状结构,该结构使得陶瓷材料中的TiO2材料与Al2O3材料均匀分布,减少了因不同材料聚集所产生的内应力。同时对涂层进行了热震实验,结果证明了利用高频感应辅助激光熔覆技术制备的Al2O3-13%TiO2陶瓷层具有良好的抗热震性能,适合工作于高温环境。     

MgO对镍基碳化钨金属陶瓷激光熔覆层组织和耐磨性的影响

采用G112+镍包碳化钨复合合金粉末在45＃钢基材表面进行激光熔覆。对比研究了添加不同含量MgO在不同激光功率条件下对激光熔覆层的宏观形貌、显微组织、硬度分布及摩擦学性能的影响。实验表明:适量MgO的加入能使镍基碳化钨金属陶瓷熔覆层中的裂纹大为减少甚至消失,熔覆层组织得到细化。在同样的摩擦条件下,掺入0.15％MgO的激光熔覆层的摩擦系数与未掺入MgO的摩擦系数相比,随时间的变化量很小。MgO添加剂具有减摩抗磨作用。     

激光合金化制备WC颗粒增强复合层耐磨性研究

通过铸造WC和Co包WC与Ni45粉末的复合添加, 运用激光合金化技术在中碳钢表面制备以WC颗粒为增强相的Ni基复合层, 对复合层的微观组织、硬度及耐磨性进行了测试与分析。结果表明: 激光合金化技术可在中碳钢表面制备均匀的WC颗粒增强合金化层, 合金层的硬度及耐磨性得到显著提高。从表面磨损形貌可知, 合金层在室温干摩擦过程中, 均发生不同程度的磨料磨损和粘着磨损, 强化机理主要为第二相强化, WC＋Ni45制备的合金层耐磨性最佳。     

强碳化物形成元素在激光原位合成颗粒增强涂层中的作用

不同的强碳化物形成元素对激光制备原位合成颗粒增强复合涂层具有不同的作用。向激光合金化或激光熔覆形成的高碳当量熔池中添加能与碳形成间隙相的某些强碳化物形成元素，有利于获得与基材冶金结合的、具有原位合成特征的复合碳化物颗粒增强的高耐磨复合涂层，并且它们对于增强颗粒的形核与生长发挥着各自不同的作用，其中Ti是最重要的形核元素。最终确定了强碳化物形成元素(Ti+Zr+Mo+WC)复合添加的优化方案。采用优化方案在钢和铸铁表面制备出激光原位合成颗粒增强复合涂层。这种涂层在工业生产中表现出优异的摩擦学特性，而这种技术思路在镍基表面也得到了实现。     

激光熔覆原位生长VC-WxC颗粒增强镍基涂层研究

为了提高45#钢表面强度和耐磨性,采用激光熔覆技术制备原位生长VC-WxC颗粒增强镍基涂层。使用金相显微镜、扫描电镜、电子能谱和X射线衍射仪对熔覆层显微组织和物相进行了分析,并对熔覆层显微硬度及摩擦性能进行了测试。在适当工艺条件下,熔覆层成形良好,涂层与基体呈现良好的冶金结合;熔覆层底部组织为定向生长的 γ(NiFe)树枝晶,熔覆层中上部组织为VC,W2C,WC和Cr3C2相,均匀分布于γ(NiFe)树枝晶基体中;熔覆层具有极高的硬度(平均HV0.31400),耐磨性是纯Ni60涂层的6倍。结果表明,其硬度和耐磨性的提高归因于涂层中大量的VC,W2C,WC和Cr3C2相的生成,并均匀分布于涂层的基体中。