工艺参数对不锈钢表面激光熔覆Ni基涂层组织及耐腐蚀性能的影响

利用6kW横流CO2激光器在1Cr18Ni9Ti不锈钢表面进行了不同工艺参数下单道Ni25WC35合金粉末熔覆。分析了熔覆层的物相组成,研究了不同工艺参数对熔覆层耐腐蚀性能的影响。结果表明:熔覆层主要由(Fe,Ni)固溶体和WC原位自生成的W2C组成,同时含有CrNiFeC,Cu3.8Ni化合物和FeW3C,Ni2Si,Fe3Ni3B等硬质相。光学显微观察显示熔覆层组织均匀、致密,与基体结合良好。在5.0%NaCl饱和溶液中电化学腐蚀测量分析结果得出,随着激光功率的增加,熔覆层的耐腐蚀性能降低;随着扫描速率增加,耐腐蚀性能先增加,后降低。最高自腐蚀电位为-554.70mV,最低腐蚀电流密度为0.55μA.cm-2。综合得出,Р=3.0kW,ν=500mm.min-1的试样熔覆层耐腐蚀性能最好。     

低碳钢表面激光熔覆层及其高温磨损行为

为改善低碳钢材料的耐高温磨损性能,采用激光熔覆法,在低碳钢表面制备出Ni60合金、Ni60＋Y2O3的熔覆涂层和Ni60熔覆-重熔涂层,利用X射线衍射仪、磨擦磨损实验机、扫描和透射电镜分析了熔覆层相组成、高温耐磨性能和熔覆层显微形貌.结果表明：所制得熔覆层与熔覆-重熔层组织均一、致密,与基体形成了良好的冶金结合;熔覆-...     

铝合金表面激光熔覆铜镍合金涂层的组织、硬度与耐蚀特性研究

为提升铝合金材料的耐蚀性能,探究铝合金与合金熔覆层间的结合机理,本文利用激光熔覆技术在5083铝合金表面制备了不同Ni含量的铜镍合金熔覆层,并利用扫描电子显微镜、X射线衍射分析、硬度测试与电化学性能测试技术,分析了不同Ni含量的铜镍合金熔覆层相组成与组织形貌、铜镍合金熔覆层与铝合金基体的界面组织形貌,绘制了铝元素扩散曲线,分析了海水腐蚀过程中铜镍合金熔覆层的极化曲线。实验结果表明：所制备的铜镍合金熔覆层形貌良好无缺陷,熔覆层由网络状枝晶组成。对合金熔覆层进行XRD分析发现熔覆层主要由AlNi₃与CuNi两相组成。结合SEM、EDS分析,发现合金熔覆层的网络状枝晶为富铝相,即AlNi₃,晶间相为CuNi相。在硬度测试中,由于AlNi₃硬质相的生成,熔覆层硬度得到了提升且随着铝的向上扩散呈现一定的规律,电化学检测结果表明,铜镍合金熔覆层具有比5083铝合金更高的自腐蚀电位和较小的自腐蚀电流密度,可以有效提升5083铝合金在海水环境中的耐蚀性。     

等离子熔覆Ni—Cr合金涂层的组织与性能研究

采用等离子熔覆技术在40Cr钢基材表面熔覆Ni-Cr合金涂层,研究了熔覆层的组织特征、成分和显微硬度分布特点.结果表明:等离子熔覆层与基体的结合面是由等轴晶构成的,熔覆层与基体呈现良好的冶金结合状态;熔覆层中部分布着沿逆热流方向生长的排列较规则的枝晶组织;熔覆层表层是细小的枝晶组织.能谱分析表明在结合面处Ni,Cr含量发生显著变化,等离子熔覆可以实现低稀释率.熔覆层的显微硬度呈梯度过渡到基体,熔覆层外层硬度值最高,在结合面附近硬度出现显著的变化.     

钛合金表面激光熔覆Co-WC复合涂层的组织及力学性能

在钛合金TC4(Ti-6Al-4V)表面利用激光熔覆Co-WC复合涂层,利用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和硬度计研究涂层的微观组织及力学性能。结果表明,Co+15%WC、Co+30%WC及Co+45%WC试样熔覆层与基体都实现了冶金结合,表层激光熔覆层涂层内组织均匀致密,没有气孔、裂纹等缺陷。而Co+60%WC试样虽然熔覆层与基体界面也为冶金结合,但是熔覆层内发生了开裂。激光熔覆Co-WC复合熔覆层的宏观洛氏硬度较TC4基体提升了2~3倍,合金粉末中WC的含量比例越高,熔覆涂层试样的宏观洛氏硬度的提升越明显。4种熔覆试样从基体到熔覆层表面,其显微硬度都是逐渐升高的趋势,熔覆层表面显微硬度达到TC4基体的显微硬度的近3倍。在Co基合金粉末中添加WC的最大含量为45%,高于45%之后,熔覆层显微硬度值下降。     

氩弧熔覆含Al_2O_3-TiB_2增强颗粒的自熔性镍基合金复合层的冲蚀磨损性能

为了提高Al2O3-Ti B2复相陶瓷涂层的冲蚀磨损性能并降低熔覆成本,以Ni60A自熔性合金粉末、Al2O3粉末以及Al-Ti O2-B2O3体系为原料,在Q235钢表面氩弧熔覆原位合成了Al2O3-Ti B2增强颗粒复合层。采用金相显微镜、X射线衍射仪、显微硬度仪及冲蚀磨损试验对熔覆层的显微组织、物相结构、显微硬度和耐冲蚀磨损性能进行分析。结果表明:熔覆层与基体之间的结合方式为冶金结合,界面无气孔、裂纹;熔覆层中有Al2O3,Ti B2,Fe2B和Fe19Ni3相生成;熔覆层的显微硬度最高可达771.9 HV,较基体提高了3.82倍;熔覆层的冲蚀磨损性能相对基体提高了2.49~4.70倍。     

扫描速度对45钢表面Ni基TiC激光熔覆层性能的影响

TiC陶瓷相韧性好、润湿性好、热化学稳定性高、耐磨性好,在激光熔覆温度下几乎没有脆性第二相生成,是理想的增强相,但目前对其加入Ni基合金粉末进行激光熔覆的研究较少。在TLF3200TM三维激光焊接机上以不同的扫描速度在45钢表面激光熔覆Ni基TiC复合粉末,采用扫描电镜观察熔覆层形貌,采用硬度计测试熔覆层的硬度,采用磨损试验测试其耐磨性,采用极化曲线分析其耐蚀性,研究了扫描速度对激光熔覆层显微组织和性能的影响。结果表明:不同扫描速度得到的激光熔覆层组织均由熔覆区、界面结合区和基底热影响区组成;当扫描速度为5 mm/s时,熔覆层组织中细小的TiC颗粒均匀、弥散分布于熔覆区和热影响区,熔覆层磨损率最低为0.12 mg/mm2,维钝电流密度最小,为0.008 mA/mm2,钝化区间最大,为0.65 V,耐磨及耐蚀性最佳。     

激光熔覆镍基合金层的组织与高温耐磨性能

为了改善304不锈钢工件的高温耐磨性能,利用CO2激光器在其表面熔覆了Ni基高温合金层。研究了熔覆层的物相组成、显微组织、成分分布,测试了其显微硬度、高温耐磨性能等,并与基材进行了对比。结果表明:Ni基合金熔覆层的组织从熔池底部到表层为胞状晶—柱状枝晶—树枝晶;熔覆层的主要组成相是Ni3Cr2,NbC,Mo2C与Cr23C6;Ni基合金粉末中添加难熔元素Cr,Mo,Nb等对熔覆层的组织起到了固溶强化、硬质相强化和弥散强化作用;熔覆层的平均显微硬度达到了405 HV,高温耐磨性能是基体的2倍多。     

NAK80模具钢表面2种激光器熔覆Ni基碳化钨合金层组织结构及耐磨性比较

为了研究激光器对Ni基碳化钨合金熔覆层组织结构和性能的影响,分别采用Nd:YAG与CO2激光熔覆技术在NAK80模具钢表面制备了Ni基碳化钨合金层,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪、显微硬度计以及摩擦磨损试验机测试分析了2种熔覆层的组织结构、显微硬度及耐磨性能。结果表明:2种熔覆层与基体之间均呈现良好的化学冶金结合;熔覆层组织主要为粗大的未熔碳化钨颗粒和均匀分布的树枝晶,Nd:YAG激光熔覆层的组织比CO2激光熔覆层的细小;2种熔覆层相结构主要包括WC,W2C,Cr23C6,NiCr,CrB2以及γ-Ni等;2种激光器熔覆处理后,NAK80模具钢表面硬度和耐磨性都得到显著改善,CO2激光熔覆层的硬度和耐磨性高于Nd:YAG激光熔覆层,2种激光熔覆试样的磨损机制均为磨粒磨损。     

2205钢表面激光熔覆Ni基+WC合金涂层的研究

采用激光熔覆技术在2205双相不锈钢表面制备Ni基与WC合金熔覆层,并对添加不同WC含量的合金粉末在相同激光熔覆工艺参数下的合金熔覆层进行成分和性能分析,探讨不同WC添加量对熔覆层微观组织、耐腐蚀性能及硬度的影响。研究结果表明:激光熔覆层与基体之间获得了良好的冶金结合,熔覆层与基体元素有较好的对流和扩散;熔覆层的耐腐蚀性能随WC添加量的增加呈负相关,在WC添加量为15%时,熔覆层的耐腐蚀性能最差;熔覆层的硬度值从熔覆层至基体呈梯度降低趋势,熔覆层硬度约为基体硬度的2~3倍,而单一熔覆Ni基WC合金层硬度值变化较大。     

Characteristics and performance of hard Ni60 alloy coating produced with supersonic laser deposition technique

A novel coating fabrication technique, known as supersonic laser deposition (SLD), which combines cold spray (CS) with laser technology, is applied to produce hard Ni60 (58–62 HRC) coating on medium carbon steel (AISI 1045 steel) substrate. Different process parameters are investigated to obtain the optimal. The Ni60 coating specimens prepared by SLD process are studied microstructurally using scanning electron microscope (SEM), energy dispersive spectrum (EDS) and X-ray diffraction (XRD). The microstructures of the coatings are compared with those of the coatings produced using laser cladding (LC). The hardness, tribological property and corrosion resistance of the Ni60 coatings produced by SLD and LC with the optimal process parameters are evaluated under Vickers hardness, pin-on-disk wear and electrochemical corrosion tests. It is demonstrated that the Ni60 coating with SLD exhibits some characteristics, such as fine microstructure as cast, stable phases and less dilution; it surpasses the coating produced with conventional LC process in sliding wear resistance; but in 1 mol/L H₂SO₄ solution, the SLD and LC coatings performed similarly in corrosion resistance. This research has proved that SLD technique enables depositing hard Ni60 on steel substrate, which is impossible for CS technique.     

离焦量对激光熔覆层组织及性能的影响

目的改善40 Cr钢表面性能,提高其表面硬度、耐磨性及耐蚀性。方法利用扫描电子显微镜、显微硬度计、磨损试验机、电化学测试系统等对激光熔覆层组织及性能进行观察和分析。结果离焦量越大,熔覆粉末及基体表面熔化深度越浅,通过控制适当的离焦量可以获得结合良好的涂层;离焦量为110 mm时,激光束的快热快冷作用能获得细小均匀的组织,细晶能保证较高的硬度,耐磨性及耐蚀性均较好。结论 40Cr钢经激光熔覆处理后可显著改善其表面性能,适宜的离焦量有利于获得最佳性能。     

1Cr12Ni2W1Mo1V不锈钢表面等离子堆焊司太立熔覆层的组织及性能

为提高1Cr12Ni2W1Mo1V不锈钢的耐水蚀性能,采用等离子堆焊方法在其表面制备司太立熔覆层。研究了涂层的显微组织和显微硬度分布,分析了涂层的抗微粒冲蚀性能和耐水蚀性能。结果表明:司太立熔覆层与基体材料冶金结合良好,熔覆层组织细小、分布均匀,基体为枝晶状Co-Cr固溶体,枝晶间较均匀地分布着黑色碳化物,主要为M7C3和少量WC颗粒;司太立熔覆层的平均显微硬度(382.38 HV4.9 N)约为基材平均硬度(195.29HV4.9 N)的1.96倍,最高硬度值达到了421.00 HV4.9 N;堆焊第2层的硬度明显高于第1层的;司太立熔覆层合金的抗微粒冲蚀性能优于基材,其水蚀速度比基材小,在基材1Cr12Ni2W1Mo1V上堆焊司太立合金能有效提高其耐水蚀性能。     

Dual Coating Laser Cladding of NiCrBSi and Inconel 718

This paper presents an alternative approach to obtaining crack- and pore-free NiCrBSiFeCuMoC hard coatings on a low alloy steel substrate through coaxial laser cladding, by using Inconel 718 as a buffer layer between the hard coating and the base material. The presence of the buffer layer reduces the overall cracking susceptibility of the hardfacing material by reducing the compressive stresses developed during the cladding process and ensuring a more uniform heat distribution gradient at the surface of the material than the base metal alone, which provides an additional hardness and wear coefficient increase of 7% and improves the corrosion resistance of the obtained materials by 20%, in comparison with the reference sample obtained without an intermediate layer, by using the same operational parameters and minimizes elemental dilution with the substrate. Our method could prove useful in increasing the quality and life cycle of expensive high-performance hard-coated materials, especially those working under demanding operational and environmental conditions.     

多道搭接激光熔覆NiCrBSi合金层组织及性能

为了改善40Cr钢的表面状态,拓展其应用范围,采用CO2激光器及LASERCELL-1005六轴六联动三维激光加工机床在40Cr钢表面多道搭接激光熔覆了NiCrBSi合金粉末,利用扫描电镜、金相显微镜、磨损试验机、盐雾试验机等对熔覆层的组织及性能进行了研究.结果表明:激光熔覆层由熔覆区、结合区和热影响区3部分组成.多道...     

45钢表面激光熔覆CoCrNi中熵合金涂层组织与性能

为探究CoCrNi中熵合金在激光熔覆领域中的应用,以CoCrNi合金粉末作为熔覆粉末,在45钢表面采用同轴送粉法制备合金涂层。利用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度仪、摩擦磨损实验机和电化学工作站等设备研究了熔覆层微观组织、硬度、耐磨性和耐腐蚀性能。结果表明：熔覆层成形良好,组织均匀致密,组成相主要为FCC单相固溶体;熔池与基体交界处为平面晶,底部靠近中心为柱状晶,顶部分别为胞状晶和等轴晶,3种元素在熔覆层深度方向上的比例几乎相同;熔覆层平均硬度为250HV,摩擦系数、磨损量较基体分别降低了11.7%和36.7%;自腐蚀电流密度略有降低,CoCrNi熔覆层的钝化区域为-150到1 100 mV,表明熔覆层显著提高45钢的耐腐蚀性能。     

爆炸喷涂Cr3C2-25NiCr涂层的微观结构及性能

为了使Cr_3C_2-NiCr涂层能够应用于水力机械表面,采用爆炸喷涂技术在0Cr13Ni4Mo不锈钢基材表面制备了Cr_3C_2-25NiCr涂层,通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、金相分析仪、拉伸试验机、显微硬度计、摩擦磨损试验机、电化学工作站等手段研究分析了该涂层的微观形貌、孔隙率、结合强度、显微硬度、耐磨性能、耐蚀性能等。结果表明:爆炸喷涂Cr_3C_2-25NiCr涂层具有高致密结构,平均孔隙率仅为0. 76%,并且其结合强度高达82 MPa;涂层平均显微硬度为1 026 HV2 N,远高于基体;且在相同试验条件下,涂层的磨损量仅为基体的1/72;同时涂层还具有远高于基体的耐腐蚀性能。     

Effect of process parameters and niobium carbide addition on microstructure and wear resistance of laser cladding nickel-based alloy coatings

Based on the background of the engineering application of automobile mold repair and surface strengthening, the effects of process parameters on the formation and microstructure of laser cladding nickel(Ni)-based alloy coating were studied. The optimal parameters were: laser power 2000 W, powder feeding rate 15 g/min, scanning speed 4 mm/s. Under this process, the cladding layer and the substrate can exhibit good metallurgical bonding, and the cladding layer has fine crystal grains and a low dilution ratio. On this basis, different mass fractions of niobium carbide (NbC) powder were added to the nickel-based powder and laser cladding was carried out on the surface of die steel. The phase composition, microstructure, hardness and wear resistance of the coating were studied. The results show that with the increasing of niobium carbide addition, the hardness of the cladding layer decreases, and the wear loss of the cladding layer decreases first and then increases. When the niobium carbide addition reaches 6 wt.%, the wear loss of the cladding layer is the least, and the wear resistance is the best.     

高速轮轨钢超声振动辅助激光熔覆涂层的滚动摩擦磨损性能

目前有关高速轮轨钢超声振动辅助下的激光熔覆研究鲜有报道。在高速轮轨钢表面施加超声振动辅助激光熔覆制备了铁钴基复合涂层来改善其耐磨性能,借助扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能量色散谱仪(EDS)等手段分析熔覆层的微观结构、物相成分和元素分布,采用GPM-30轮轨滚动接触疲劳试验机对比研究轮轨钢超声振动辅助作用下激光熔覆前后涂层的滚动摩擦磨损性能。结果表明:熔覆层主要由Fe-Cr的马氏体组织、Co-Cr的γ相固溶体、Fe-Ni固溶体以及弥散析出的含MxCy(M=Cr、W)的碳化物、硼化物、硅化物等硬质相组成;超声激光熔覆强化处理后,轮轨表面的平均显微硬度分别为539 HV3 N和582 HV3 N,磨损速率分别降低59.1%,37.3%,轮轨试环熔覆层的抗磨损性能大幅提高,磨损机制由剥落磨损和严重的疲劳磨损转变为轻微的磨粒磨损和疲劳磨损。