激光熔覆Ni42Zr30Ta28非晶合金涂层组织与性能研究

为了研究预置激光熔覆在45#钢制备Ni基非晶合金涂层,采用非晶形成能力三判据原则及非晶成分团簇线定律法则,选取常规非晶合金制备方法中具有较强非晶形成能力的Ni42Zr30Ta28合金成分,并对不同输出功率下得到的熔覆层微观组织和力学及腐蚀性能进行了理论分析和结果验证,取得了涂层的显微硬度、耐磨性、耐盐性的数据。结果表明,激光熔覆Ni42Zr30Ta28涂层中除含有非晶相外还含有Ni3Zr,Ni5Ta,Ni7Zr2等晶化相。相比45#钢,非晶合金涂层在力学和腐蚀性能上都有较大提高。当激光功率为3300W时,熔覆层表层显微硬度值最大为1496.4HK,表面磨损率为0.778g·mm-2;涂层由于非晶相的存在耐蚀性有明显提高,在功率为3000W时,试样单位面积增重量为0.0026g·mm-2,耐盐性最好。这为高能激光制备大面积非晶涂层提供了理论依据。     

激光熔覆Ni42Zr30Ta28非晶合金涂层组织与性能研究

为了研究预置激光熔覆在45#钢制备Ni基非晶合金涂层,采用非晶形成能力三判据原则及非晶成分团簇线定律法则,选取常规非晶合金制备方法中具有较强非晶形成能力的Ni42Zr30Ta28合金成分,并对不同输出功率下得到的熔覆层微观组织和力学及腐蚀性能进行了理论分析和结果验证,取得了涂层的显微硬度、耐磨性、耐盐性的数据.结果表明,激光熔覆Ni42Zr30Ta28涂层中除含有非晶相外还含有Ni3Zr,Ni5Ta,Ni7Zr2等晶化相.相比45#钢,非晶合金涂层在力学和腐蚀性能上都有较大提高.当激光功率为3300W时,熔覆层表层显微硬度值最大为1496.4HK,表面磨损率为0.778g*mm-2;涂层由于非晶相的存在耐蚀性有明显提高,在功率为3000W时,试样单位面积增重量为0.0026g*mm-2,耐盐性最好.这为高能激光制备大面积非晶涂层提供了理论依据.     

镁合金表面激光熔覆Ni-Zr-Al合金涂层成分设计与组织性能

基于团簇线判据优化设计Ni-Zr-Al合金成分的基础上,采用激光熔覆技术在AZ91 HP镁合金表面制备了Ni60.2Zr33.8Al6合金涂层.结果表明,由于所设计的镍基合金具有低的熔点和良好的润湿性能,致使合金涂层与镁合金基体之间实现了良好的冶金结合.合金涂层主要是由非晶相,Ni21Zr8和Ni10Zr7金属间化合物构成.由于非晶和金属间化合物复合增强作用及其高的化学稳定性,致使合金涂层具有高的硬度、良好的耐磨和耐蚀性能.     

激光熔覆Zr65Al7.5Ni10Cu17.5复合涂层组织结构

在Ti基体上激光熔覆Zr65Al7.5Ni10Cu17.5合金粉末,得到含非晶、纳米晶复合涂层。涂层由金属间化合物和非晶、纳米晶构成。涂层按组织形貌分为3层:表面枝晶区、中部细晶区和结合区枝晶区。金属间化合物为Al2Zr3,CuZr2和Zr2Ni,纳米晶为简单四方Al2Zr3相,晶格常数为:a=b=76.18nm,c=69.85nm。     

镁合金表面激光熔覆Cu-Zr-Al非晶复合涂层

采用激光熔覆技术在镁合金表面制备了Cu-Zr-Al非晶复合涂层。研究结果表明,非晶复合涂层主要是由非晶及Cu10Zr7和Cu8Zr3相构成,其中非晶相的摩尔分数约为60%。涂层结合区与基体之间的结合形态为非平直晶面型;热影响区由细小的α-Mg -βMg17Al12过饱和固溶体构成;由于高的铝含量增加了热影响区应力腐蚀敏感性,致使在金相腐蚀时其内部局部区域及与熔覆层结合处产生裂纹。在非晶相和金属间化合物复合作用下,复合涂层具有高的硬度、弹性模量、耐磨性和耐蚀性。     

激光熔覆Al2CrFeCoCuNixTi高熵合金涂层的组织及耐蚀性能

采用激光熔覆工艺在Q235钢表面制备了Al2CrFeCoCuNixTi高熵合金涂层,分析了Al2CrFeCoCuNixTi高熵合金涂层的组织结构,测试了Al2CrFeCoCuNixTi高熵合金涂层在0.5 mol/L HNO3溶液及0.5 mol/L HCl溶液中的耐蚀性能。结果表明:Al2CrFeCoCuNixTi高熵合金涂层主要分为熔覆区、结合区、热影响区,熔覆区组织主要由等轴晶组成,等轴晶上分布有微米尺度的粒子;合金相结构简单,由体心立方（BCC）及面心立方（FCC）结构组成;Cr元素和Ni元素的钝化作用及由Al元素形成Al2O3或Al2O3H2O膜使得Al2CrFeCoCuNixTi高熵合金涂层在0.5 mol/L HNO3溶液及0.5 mol/L HCl溶液中具有较好的耐蚀性能,自腐蚀电流密度与基体Q235钢相比降低一两个数量级;0.5 mol/L HCl溶液中的Cl-会穿透Ni0.5高熵合金涂层表面形成的钝化膜,出现轻微小孔腐蚀。     

添加Ni对激光熔覆CuAl10铜合金组织与性能的影响

为进一步提高Cu Al10合金激光熔覆层的耐蚀性能,研究添加不同质量分数的Ni对Cu Al10熔覆层组织及性能的影响。采用HPDL-D30半导体激光设备,用同步送粉的方式在316L不锈钢基体表面进行激光熔覆。借助扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)对激光熔覆层进行组织、成分及物相分析,并使用显微硬度计进行硬度分析和电化学工作站进行耐蚀性能分析。研究结果表明:添加Ni元素的铜合金熔覆层与基体金属冶金结合,组织分布均匀;添加Ni能显著提高激光熔覆层的耐蚀性能,随着Ni含量的增加,其耐蚀性呈增强趋势,Ni质量分数为6.0%时,耐蚀性能达到最优;未添加Ni元素的熔覆层物相主要以α-Cu,α-Fe,Al Fe3,Cu9Al4组成,添加Ni元素的熔覆层物相主要由α-Cu,α-(Cu,Ni),Al Cu3,Cu9Al4组成。     

K418合金激光熔覆Ni-Cr-Ti-Al涂层的组织研究

采用机械球磨法获得混合均匀的Ni-Cr-Ti-Al熔覆材料;并利用CO2激光器在K418镍基高温合金表面制备了不同化学成分的Ni-Cr-Ti-Al涂层;采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)及X射线衍射仪(XRD)等手段探讨了不同成分涂层与基体合金的结合情况。分析比较了Ni,Ti和Al含量对熔覆涂层的组织特征的影响。结果表明,在熔覆过程中,Ti,Al合金元素与Ni相互作用将形成Ni2TiAl,Ni3(Al,Ti),Ni3Ti和NiAl金属间化合物相;Ni-Cr-Ti-Al熔覆涂层以Ni3(Al,Ti)相形成的枝晶组织为主,Ni2TiAl,Ni3Ti及NiAl相分布在Ni3(Al,Ti)枝晶间;其中,Ni66.11Cr7.35Ti14.39Al12.15熔覆涂层形成了TiAl合金与K418合金之间成分和性能的良好过渡,为实现TiAl合金/K418合金异种合金间的扩散连接提供了良好的组织基础。     

激光功率对Co基梯度耐磨涂层性能的影响

为了分析激光功率对Co基梯度耐磨涂层组织和性能的影响,采用激光熔覆在20CrMnMo钢表面依次熔覆St6,St12B,Co47+WC（质量分数为0.05）合金粉末制备厚度约为2.4mm的Co基梯度耐磨涂层,进行了微观组织分析、显微硬度测试、摩擦磨损试验。结果表明,不同激光功率下涂层表面均没有出现裂纹且各涂层中晶体形貌相似,表层出现致密的等轴晶、过渡层出现粗大的柱状晶、底层出现平面晶和树枝晶;600W时耐磨层中发现未熔WC颗粒,800W耐磨层发现CoW₂B₂硬质相;在600W~800W范围内,激光功率越高,涂层整体的显微硬度和耐磨性越好;激光功率为800W时,耐磨层显微硬度达到730HV_0.1,涂层耐磨性相对于基体提高了300%。此研究结果对激光熔覆制备Co基梯度耐磨涂层提供了参考依据。     

新型Fe基非晶复合涂层的制备及性能研究

利用IPG YLS4000光纤激光器,采用激光熔覆工艺在某高强钢基体上制备了一种新型含氮Fe基非晶复合涂层。通过X射线衍射仪物相分析发现,在3种不同激光工艺下制备的涂层在非晶基体上出现了不同含量的晶化相,分别对3种工艺下制备的涂层与基体材料的硬度、耐磨及耐蚀性能进行了测试分析。结果表明,与基体材料相比,3种涂层的硬度、耐磨及耐蚀性均有明显提高,其中在1.5 k W激光功率、180 mm/min扫描速度条件下制备的涂层非晶含量最高,表现出最好的性能。研究认为合适的工艺才能制备出性能优良的涂层,涂层中非晶相含量的增加能够明显改善涂层的性能。     

Ni(85)Al(15)系掺杂钨精矿粉不同激光功率引燃烧结合金组织及性能研究

在Ni(85)Al(15)粉末中掺杂1%(质量分数)的钨精矿粉末并压制成坯,对压坯进行激光点燃自蔓延烧结。利用XRD、SEM、硬度、磨损以及腐蚀测试等手段对烧结合金进行组织结构及性能表征。结果表明,在烧结过程中,压坯实现了自蔓延烧结。合金组织为α-Ni基体上弥散分布相,物相为NiAl、Ni3Al、WO3以及Al2O3;当功率为1100 W时,烧结合金硬度较大,达到30.7 HRC;合金的单位面积磨损量较小,为0.89×10-3g/mm2;当功率为900 W时,合金的维钝电流密度为1.15 mA/mm2,自腐蚀电位为-400 mV,钝化区间为-600~-1450 mV,在浓度为1 mol/L的H2SO4溶液中腐蚀性较佳。     

激光诱导自蔓延反应合成非晶复合材料组织与性能

利用构成Zr基大块非晶合金体系的主要组元之间具有很大的负混合焓而能发生很强放热反应的特点 ,设计了激光诱导自蔓延反应合成大块非晶合金的工艺。针对Zr Al Ni Cu合金体系的初步研究表明 ,合成产物主要是由非晶 ,Zr3Al2 及Zr2 Cu型金属间化合物所构成。随着掺杂 (Zr,C)含量的增加 ,合成产物中非晶比例降低 ,而硬度及耐磨性增加。     

Fe_(81)Zr_7Nb_2B_(10)和Fe_(78)Co_(2.5)Zr_7Nb_2B_(10)Cu_(0.5)合金的热性能、微观结构及磁性能研究

采用单辊快淬法制备了Fe81Zr7Nb2B10和Fe78Co2.5Zr7Nb2B10Cu0.5非晶合金,在不同温度下对两种合金进行了热处理。利用差热分析仪(DTA)、X射线衍射仪(XRD)和振动样品磁强计(VSM)等仪器对两种合金的热性能、微观结构和磁性能进行了测试分析。结果表明在Fe78Co2.5Zr7Nb2B10Cu0.5合金的晶化过程中存在预结晶效应,而在Fe81Zr7Nb2B10合金的晶化过程中没有。Fe81Zr7Nb2B10和Fe78Co2.5Zr7Nb2B10Cu0.5合金经803 K退火后,分别有α-Fe和α-Fe(Co)相从非晶基体中析出。随退火温度的升高,两种合金的比饱和磁化强度(Ms)变化趋势相似,但矫顽力(Hc)变化趋势明显不同。     

Zr-Al-Ni-Cu激光熔覆非晶复合涂层组织结构

在Ti基底上激光熔覆Zr_(65)Al_(7.5)Ni_(10)Cu_(17.5)合金粉末,得到含非晶、纳米晶和金属间化合物复合组织涂层。结构分析和微观表征表明,晶体相为简单正方的Al_2Zr_3及Zr_2Cu、Zr_2Ni。熔覆层与基本结合区为典型外延生长柱状晶,最终凝固形成(Ti/Zr)固溶体。     

激光点火功率对激光诱导自蔓延反应合成非晶基复合材料组织性能的影响

注意到构成Zr基大块非晶合金体系的主要组元之间具有很大的负混合焓,因而能够发生很强的放热反应。利用这一特点,我们首次设计了激光诱导自蔓延反应合成大块非晶合金的工艺。针对Zr-Al-Ni-Cu合金体系初步研究结果表明,合成产物主要是由非晶、Zr3Al2及Zr2Cu型金属间化合物所构成。增加激光点火功率,合成产物中非晶比例增加,而硬度降低。     

激光熔覆高耐蚀Fe基固溶体合金涂层

Fe基非晶合金具有优异的机械性能与耐蚀性。采用激光熔覆技术在304L不锈钢基体表面熔覆Fe-Cr-Ni-Co-B非晶粉末涂层,利用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜和电化学测试系统研究了涂层组织及耐蚀性能。研究结果表明,涂层组织涂层均匀、致密,无裂纹、气孔等缺陷。结合区为平面晶和柱状晶、熔覆层为丝条状树枝晶。熔覆层各区域由于成分和冷却速度的差异,致使树枝晶的大小和生长方向明显不同。涂层主要由Fe64Ni36和（FeCrNi）固溶体组成。熔覆层硬度分布较为均匀,涂层平均硬度约为480HV0.2,约是304L不锈钢基材的2.5倍。熔覆层的腐蚀电位高于304L基材,自腐蚀电流密度小于304L基材,具有较强的耐蚀性。