脉冲宽度对激光熔覆FeSiB涂层组织与硬度的影响

以FeSiB非晶带材为熔覆材料,采用激光熔覆在低碳钢表面制备高致密度涂层,利用光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度仪等研究不同脉冲宽度对激光熔覆涂层成形、组织特征及硬度的影响。结果表明:随脉冲宽度增大,涂层稀释率升高;裂纹倾向增加,裂纹源萌生由表面到界面处;晶化程度升高,结晶相为α-Fe,Fe_2B和Fe_3Si;熔合区宽度增大,柱状晶沿外延生长趋势更大;显微硬度先增加后减小。当脉冲宽度为3.2ms时,涂层结构致密,无孔洞缺陷,界面呈良好的冶金结合,稀释率低,为23.2%,涂层平均显微硬度达1192HV,约为基材的10倍。     

激光熔覆Al65Cu2OCr15准晶态合金的相选择问题

研究了在45#钢基体表面激光熔覆Al65Cu20Cr15准晶态合金过程中，工艺参数激光功率（P）和扫描速度（v)对激光熔覆涂层相结构的影响。结果表明，激光功率和扫描速度的变化使基体材料对熔覆涂层的稀释率发生改变，随着激光熔覆稀释率的增加，熔覆层的相结构依次为λ＋I，I＋β，β，β＋d，d Fe，激光熔覆涂层相结构的差异使涂层具有不同的显微硬度，参数δ（P／v)决定激光熔覆过程的稀释度，从而直接影响激光熔覆准晶涂层的相结构，涂层的表面显微硬度也因涂层相结构的不同而有所差异。     

镍基熔覆涂层受冲击载荷作用下的性能研究

45钢及1Cr18Ni9Ti表面激光熔覆WFCL-11涂层，研究了激光熔覆涂层与基体界面及表面显微组织和硬度特点，分析在冲击载荷作用下，显微组织、结合性能、硬度变化等特点。发现了不同基材与熔覆材料对结合面性能的影响。     

Zr702表面激光熔覆FeCrAl涂层微观组织及性能研究

目的 优化激光熔覆工艺参数,制备综合性能良好的FeCrAl涂层,提高Zr702基体的表面性能。方法 通过同轴送粉方式,利用激光熔覆技术在Zr702表面制备了FeCrAl涂层,采用配备能谱仪(EDS)的扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、数字显微硬度计、高速往复摩擦试验机及马弗炉研究了不同激光功率(1 300、1 400、1 600、1 800 W)与扫描速度(7、8、9 mm/s)对FeCrAl涂层成型质量、显微硬度、耐磨性及抗高温空气氧化性能的影响。结果 从所制备涂层的宏观形貌及微观组织可以观察到,在激光功率为1 600W、扫描速度为9 mm/s时,涂层成型质量最好。显微硬度测试结果表明,随着激光功率和扫描速度的增大,显微硬度呈减小趋势,但涂层显微硬度均高于Zr702基体,平均显微硬度约为基体的2.70~3.78倍。耐磨性能测试结果表明,涂层的磨损量小于Zr702基体,在激光功率为1 600 W、扫描速度为7 mm/s时,磨损量最低。氧化结果表明,800 ℃氧化时涂层未表现出良好的防护作用,但在1 000 ℃氧化时,涂层样品皆表现出优于Zr702基体的抗高温空气氧化性能。结论 通过调整工艺参数,采用激光熔覆技术在Zr702表面制备FeCrAl涂层可改善Zr702基体的显微硬度、耐磨性及1 000 ℃下的抗高温空气氧化性能。     

基于PSO–BP–GA混合算法的激光熔覆工艺多目标优化

目的 为了提高镍基高温合金熔覆涂层的综合质量,提出了一种基于PSO–BP–GA混合算法的激光熔覆工艺优化方法。方法 选取工艺参数（激光功率、扫描速度、送粉速率）为优化变量、熔覆层质量（稀释率、显微硬度、热影响区深度）为优化目标,根据正交试验结果建立PSO–BP神经网络预测模型,采用线性加权法和层次分析法建立熔覆层质量的综合评价体系,结合GA算法探寻综合质量最优的工艺参数组合。结果 PSO–BP神经网络模型预测值与试验值之间的相对误差不超过6%,最优工艺参数组合如下：激光功率为2 158 W、扫描速度为10.4 mm/s、送粉速率为2.9 r/min,其熔覆层稀释率降低了70.4%、显微硬度增大了25.4%、热影响区深度减少了41.8%。结论 该算法为制备出高性能镍基高温合金熔覆涂层提供了一定的参考与借鉴。     

激光熔覆制备Al65 Cu20 Cr15准晶态合金及其类似相的研究

研究了以45＃钢基体表面激光熔覆准晶态Al65Cu20Cr15粉末制备准晶及其类似相涂层过程中，激光功率和扫描速度对激光熔覆涂层相结构的影响。实验结果表明：由于激光切率和扫描速度的变化，基体材料对熔覆涂层的稀释程度发生改变；随着激光熔覆稀释率的增加，熔覆层的相结构依次为β＋i,β d,β,β Fe；激光熔覆粉末所制备的涂层结构致密，无孔隙和裂纹；涂层的表面显微硬度及摩擦系数等力学性能也因涂层相结构的不同而有所差异。     

激光二次扫描熔覆涂层组织演变规律及数值模拟研究

旨在研究激光二次扫描工艺对熔覆层组织(晶粒大小和晶粒形态)的影响,以确定最佳激光二次扫描功率.本工作建立了激光熔覆和激光二次扫描的温度场,提取了熔覆层关键节点的热循环曲线,与实验验证相结合,分析了峰值温度和散热能力对涂层组织生长变化的影响规律.结果表明:无论是激光熔覆阶段还是激光二次扫描阶段,随着其峰值温度和散热能力沿熔池中心从结合区到熔覆层顶部方向逐渐提高,涂层组织由平面晶逐渐向胞晶、柱状胞晶、枝晶和等轴晶过渡,且随着激光二次扫描功率的提高,熔覆层晶粒呈增粗增大的生长趋势,其中激光二次扫描功率为1200 W和1500 W时表现尤为显著,且二次扫描功率过大时,会加大基材的熔化区域,提高涂层的稀释率.而相比之下,激光二次扫描功率为900 W时,晶体组织的粒度相对细小且可以避免稀释率的增加.此外,经激光二次扫描后,滞留在熔覆层中的气孔获得再次上浮和释放的机会,熔覆层表面未熔化的粉末颗粒得到了充分的熔化,变得更加平整、光滑且富有金属光泽,顶部疏松结构得到了显著的改善,这不仅提高了涂层质量,而且可以缩短后续的加工周期,同时也能够节省一定的熔覆材料.     

AA6063铝合金表面激光熔覆TiC/Al3Ti复合涂层的耐腐蚀性能

为了提高AA6063铝合金的性能,采用激光熔覆技术在AA6063铝合金表面制备了TiC增强Al3Ti复合涂层,研究了激光熔覆层的成分、显微形貌和耐腐蚀性能.结果表明:激光熔覆层由树枝晶Al3Ti、枝晶间α-Al和均匀分布的TiC颗粒组成,涂层和基材为良好的冶金结合;与基材相比,激光熔覆层的耐腐蚀性能显著提高,且随着TiC含量的增加,熔覆层的耐腐蚀性能提高.     

车用316L不锈钢上激光熔覆Co-9Al-12W合金组织及腐蚀性能分析

通过大功率半导体耦合激光器在车用316L不锈钢上激光熔覆Co-9Al-12W合金,通过硬度与稀释率确定了最优的激光熔覆工艺参数,实验测试分析钴基涂层的微观组织及腐蚀性能。研究结果表明:增大激光能量密度能提高基材熔融程度,达到更大的稀释率。能量密度120 J/mm~2熔覆合金形成的熔覆合金达到了最大的硬度59 6HV。位于基体和熔覆合金界面层区域形成了具有平面晶特征的金相组织,涂层和基材之间达到了冶金结合的状态。在钴基熔覆合金内存在γ-Co与Al_3W_2两种成分,Co与Fe主要出现在枝晶组织中。结果显示涂层和基材之间达到了冶金结合的程度,获得质量更优的熔覆合金。Al含量增大便会跟氧气发生相互作用得到Al_2O_3膜层,形成致密结构,达到钝化效果。     

激光熔覆Al-Ni-TiC-CeO2复合涂层的组织与耐腐蚀磨损性能

采用激光熔覆技术在S355海洋钢表面制备Al-Ni-TiC-CeO2熔覆涂层,通过SEM、EDS、XRD、显微硬度计等手段分析其表面-界面形貌、化学元素分布、物相组成及显微硬度,并研究其在3.5%(质量分数)NaCl溶液中耐腐蚀磨损与应力腐蚀开裂(stress corrosion cracking,SCC)等性能。结果表明:熔覆涂层主要由增强相TiC和连续相AlNi3,AlFe3组成,表面较为平整,无明显裂纹,稀释率为5%。涂层表面显微硬度达到809.3HV0.2,为基体的2.3倍。基体中交互作用主要以腐蚀加速磨损为主,而涂层中交互作用则以磨损加速腐蚀为主。基体材料与涂层的SCC敏感性分别为35.01%和17.69%,表明涂层能够明显抑制应力腐蚀开裂。     

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。     

SiC含量对激光熔覆SiC/Ni60A复合涂层显微组织和耐磨性能的影响

利用LDM2500-60半导体激光器在45#钢板上制备SiC颗粒增强Ni60A合金激光熔覆涂层,系统研究SiC含量对涂层的显微组织、稀释率、耐磨性、摩擦因数和显微硬度的作用规律。结果表明:随着SiC含量增加,熔覆表层的微观组织细化,稀释率、耐磨性、摩擦因数和硬度均先增加后降低;当SiC含量为20%(质量分数,下同)时,熔覆层的耐磨性能最佳,磨损量仅为0.0012g,为基体磨损量的1/36.3;摩擦因数最小为0.464,且磨损过程最为平稳;熔覆层平均硬度值最高,达到1039.9HV0.2,为基体的3.5倍;但当SiC含量达到25%时,熔覆层的显微硬度与耐磨性能反而下降。     

45钢表面Ni基激光熔覆层的耐蚀性能

为改善45钢表面的力学性能和耐蚀性,在相同功率下采用不同扫描速率在其表面激光熔覆制备了Ni基(Ni35A)复合涂层。利用金相显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计和电化学腐蚀测试系统对熔覆试样进行组织形貌、相组成、显微硬度和耐蚀性能分析。结果表明:熔覆试样由熔覆层、结合区和基体3部分组成;熔覆层组织细密并与基体冶金结合,扫描速率过大时易形成裂纹;熔覆层主要由FeNi3和Ni3B相组成,不同速率所得熔覆层显微硬度均超过400 HV;扫描速率为500 mm/min时熔覆试样自腐蚀电位提高了40 mV。     

钛合金表面激光熔覆TiC/NiCrBSi涂层温度场有限元模拟

为在钛合金表面获得优质激光熔覆涂层,用有限元方法研究了激光熔覆工艺对熔池温度场分布和凝固后熔覆层组织的影响,考虑相变潜热、辐射对流散热以及温度对热物理性能的影响等因素,建立三维有限元模型模拟了Ti6Al4V合金表面激光熔覆TiC/NiCrBSi复合涂层过程中的温度场,并结合熔覆过程的温度场分布,对涂层的形貌、结合区、基...     

CoCuFeNiTi高熵合金涂层的制备和性能研究

采用激光熔覆技术在40 Cr钢基材表面制备CoCuFeNiTi高熵合金涂层,使用SEM、XRD和EDS等手段分析涂层的显微组织和相组成,研究了涂层的制备工艺、显微硬度、耐磨损和耐腐蚀性能。结果表明：在激光功率为700 W、扫描速度为6 mm/s条件下制备的CoCuFeNiTi高熵合金涂层表面质量较好,涂层与基体之间形成了良好的冶金结合;这种涂层由FCC相、少量的Cu₄Ti相和微纳级富Cu析出相构成,具有典型的树枝晶显微组织,Cu元素在枝晶间偏聚并形成微纳级富Cu析出相;涂层的显微硬度约为438.83HV,是基体的1.7倍;涂层的磨损质量损失约为基体的1/2,表明这种涂层具有更高的耐磨损性能。涂层的磨损,以黏着磨损为主伴有一定程度的磨粒磨损;这种涂层在pH=4的酸性溶液和3.5%NaCl溶液中的耐蚀性均优于基体。     

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.     

激光熔覆法制备Al2O3-TiO2涂层的显微组织与性能研究

采用预置粉末式激光熔覆法在钛合金(Ti-6Al-4V)表面开展了Al_2O_3-13%(质量分数)TiO_2涂层的研究。利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射分析仪(XRD)和显微硬度计研究了激光熔覆熔池的特征和涂层的显微结构,分析了涂层的成分分布、相组成和显微硬度分布情况。预置粉末激光熔覆制备的Al_2O_3-13%(质量分数)TiO_2涂层界面结合良好,涂层组织均匀,没有明显的裂纹和气孔。激光熔覆涂层表现出明显流线型特征,熔覆层截面分为热影响区、扩散结合区和涂层区。涂层由Ti、AlTi_3、α-Al_2O_3和γ-Al_2O_3等相组成。涂层的显微硬度达到1000~1300HV_(0.3),比基体硬度360~390HV_(0.3)高2倍。