基于工业合金激光熔覆制备Fe基非晶涂层

以FeCoCrMoCBY块体合金为熔覆材料,采用激光熔覆在低碳钢表面制备非晶涂层,探讨不同激光功率对涂层成形及组织的影响,通过显微硬度仪、电化学工作站测试涂层显微硬度及耐腐蚀性能。研究结果表明,其他参数不变,激光功率为17.6~20.8 W时,涂层成形良好,与基材呈典型冶金结合。随激光功率增加,涂层稀释率升高,裂纹倾向增大,非晶化程度降低。激光功率为17.6 W时,涂层主要由非晶组成,稀释率低于24.2%,结构致密,包括热影响区、熔合区和熔覆区;涂层平均显微硬度为1 330HV,约高于基材9倍,在3.5%NaCl溶液中的耐腐蚀性能明显优于316L不锈钢。     

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。     

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.     

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。     

钛合金表面宽带激光熔覆梯度生物陶瓷复合涂层

为了减少激光熔覆过程中基材与生物陶瓷涂层之间的热应力,设计了一种梯度生物陶瓷复合涂层并采用宽带激光熔覆技术在Ti-6Al-4V合金上制备了梯度生物陶瓷复合涂层,对其组织和显微硬度进行了研究。结果表明：钙和氧元素主要分布在生物陶瓷涂层中;钛和钒元素主要分布在基材和合金化层内;磷元素分布在合金层与陶瓷层中。合金层中基底组织上分布着白色共晶组织和白色颗粒,基底组织主要为Ti(Al、P、Fe、V)相,白色共晶组织主要为Fe2Ti4O AlV3,白色颗粒为结晶析出的Al3V0.333 Ti0．666;生物陶瓷层中的基底组织为胞状晶,其上分布有灰色相和白色颗粒相,胞状晶主要为CaO、CaTiO3和HA,灰色相为β-TCP及Ca2Ti2O6,白色颗粒相为TiO2。合金层的最高硬度为1600Hv0．2,生物陶瓷涂层显微硬度最大值约为1300Hv0．2。     

H13钢表面铁基、钴基熔覆层的组织与冲击韧性

为促进激光熔覆技术在热作模具钢常见缺陷修复上的应用,采用铁基、钴基粉末对热作模具常用材料H13钢常见缺陷进行激光熔覆修复,借助金相显微镜、扫描电镜、显微硬度计和摆锤冲击试验机,对比分析了基材及2种熔覆试样的组织形貌、显微硬度和冲击韧性。结果表明:铁基熔覆层由白色网状树枝晶、黑色晶间碳化物、回火马氏体、残余奥氏体组成;钴基熔覆层由Co-Cr固溶体枝晶和共晶组织组成;铁基熔覆层、钴基熔覆层和基体的显微硬度分别为576,605,490 HV10 N,冲击功分别为4.73,4.31,5.36 J,且熔覆层中碳元素含量较高时,其冲击韧性下降,而合金元素的存在有利于改善熔覆层的冲击韧性;铁基、钴基熔覆层为解理断裂和局部准解理断裂的脆性断裂机制,基体主要表现为韧性断裂机制,与冲击功测试结果相一致。     

功率对暖通E690钢激光熔覆Ni60A涂层结构和摩擦性能的影响

选择激光熔覆方法在暖通用E690高强钢表面制备Ni60A涂层,通过实验测试的手段研究不同激光功率条件下的熔覆层组织结构变化与耐磨性差异。研究结果表明:所有熔覆层都形成了清晰的分界面,各功率下试样形成的熔覆区厚度依次为90、310、380与650μm。功率1300 W时涂层的胞状晶尺寸最小,在合金组织内存在许多具有雪花形特征的共晶组织,形成了更细小晶体组织,经历均匀度也获得了提升,整体分布形态也最均匀。增大激光功率后,熔池获得了更优冶金条件,在熔覆层组织中生成更多细小晶粒。功率1300 W条件下涂层生成了CrNiC与CrFeNi强化相,使涂层获得了更高硬度并显著提升了耐磨能力。随着激光功率增大后,涂层摩擦系数表现出减小,在熔池中出现了更多SiC和基材组织结合,对基体组织发挥了明显的固溶强化作用,从而获得更优的韧性。     

合金成分对镍基合金激光熔覆涂层组织与性能的影响

为了研究激光熔覆镍基合金涂层显微组织与性能之间的关系,本文选用Ni25、Ni45、Ni60镍基自熔性合金粉末作为熔覆材料,在同一工艺参数下在45#钢基体上制得Ni25、Ni45、Ni60合金激光熔覆涂层。利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计等方法对涂层的显微组织、物相组成、显微硬度等进行了研究。结果表明从Ni25到Ni60合金涂层,随着合金元素含量的提高,涂层微观组织逐渐由亚共晶转变为过共晶,γ-Ni奥氏体枝晶所占体积分数减少,尺寸细化,枝晶间的共晶组织和硬质相所占的体积分数增大,涂层和基体之间结合带的宽度越来越窄,熔覆层的显微硬度越来越高。Ni25、Ni45合金涂层的平均显微硬度分别为250HV和550HV左右,而Ni60合金涂层的平均硬度却高达750HV左右,为Ni25合金涂层的3倍。     

16Mn钢基Ni合金激光熔覆层耐冲蚀性能研究

采用CO2连续波激光器在16Mn钢基材表面进行Ni基合金熔覆处理，采用XRD、SEM等分析了熔覆层的相组戍和微观结构，在不同的介质中研究了16Mn钢基和合金熔覆层的耐冲蚀性。研究结果表明，涂层主要由γ-Ni等组戍，枝晶组织细小均匀，涂层硬度比基体显著提高。在含有3％（质量分数）、SiO2磨粒的酸碱腐蚀溶液中，激光熔覆Ni合金涂层的16Mn钢基材的耐冲蚀性得到提高。     

纳米La_2O_3含量对NiCrCoAlY熔覆涂层组织及硬度的影响

基于激光熔覆技术在TC4合金表面制备NiCoCrAlY熔覆涂层,考察纳米稀土La2O3含量对熔覆涂层质量的影响。利用金相显微镜、扫描电镜以及显微硬度计对添加稀土La2O3含量分别为0,1%,2%和3%的涂层的微观形貌、组织及硬度进行观察和研究。结果表明,随着纳米稀土La2O3含量的增加,熔覆层的稀释率逐渐降低,抑制了熔覆层中柱状晶的生长,加速了枝状晶的形成,且枝状晶的分支加剧,二次枝状晶的间距减小,使熔覆层的晶粒得到细化,并且出现花朵状。添加纳米稀土La2O3的熔覆层硬度相对未添加的都较高,但随着其含量的增加呈现逐渐下降趋势。     

激光熔覆涂层与热喷涂涂层组织性能比较

分别采用激光熔覆与火焰喷涂两种技术在38CrMoAl基体表面制备NiCrBi WC(wt20%)合金涂层,比较其组织结构及其硬度分布,试验表明：激光熔覆涂层无缺陷,成品率高,组织细密均匀,晶粒细小,硬度高,对基体热影响小,与基体结合为成分缓慢过渡的冶金结合。     

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。     

稀土含量对活性激光熔覆Fe-Cr-W-Ni-C涂层的组织和磨损性能的影响

采用活性激光熔覆技术,在45钢基体上制备添加质量分数为0.1%～0.4%稀土CeO2的Fe-Cr-W-Ni-C涂层,并研究其物相组成、显微组织、显微硬度、耐磨性能。结果表明:所得高熵合金涂层表面无气孔、裂纹等缺陷,高铝粉煤灰活性剂的加入增大了基体对涂层的稀释作用,使涂层与基体呈良好的冶金结合,高铝粉煤灰可有效增大熔池深宽比,有利于涂层更好地成形;合金涂层主要由α-Fe、γ-Fe组织以及碳化物构成。当RE添加质量分数为0.1%时晶粒细小而弥散,明显起到细晶强化的作用,提高了涂层的硬度和耐磨粒磨损性能,涂层硬度最高可达759 HV,磨损率最低为9.0%。     

工艺参数对压片预置式激光熔覆涂层微观质量的影响

针对现有粉末预置方法的不足,提出了一种新的粉末预置方法--压片预置法.采用该方法在基体表面上实现了粉末绿色预置,采用不同工艺参数在横流CO2激光器上扫描预置层制备了激光熔覆涂层.使用光学显微镜和扫描电镜观测了涂层的界面结合情况、稀释率和微观组织,分析了工艺参数对压片预置式激光熔覆涂层微观质量的影响.结果表明:在预置涂层厚度一定的情况下,大的光斑直径有利于基体能量的吸收,从而有利于涂层与基体形成冶金结合;当光斑直径相同时,高能低速有利于涂层与基体结合性能的提高.熔覆层的稀释率以1000W/mm为界随功率密度的增大先增后减,但当功率密度大于1000W/mm时能量有效利用率偏低.此外,随着功率密度的减小,熔覆表层枝晶组织呈现出"胞化"特征.因此,对于压片预置式激光熔覆,应尽可能采用大光斑小功率低扫描速度的工艺参数.     

TA15表面激光熔覆镍基和钴基涂层组织和性能对比研究

本工作探究了钛合金TA15表面激光熔覆镍基和钴基合金对涂层摩擦磨损性能的影响.采用2 kW光纤激光器,在TA15表面分别制备了Ni60A-50％Cr3 C2-1.0％Y2 O3和Stellite6-5％TA15-2.5％Y2 O3复合涂层,利用SEM、EDS和XRD分析涂层的组织和物相,利用显微硬度计测量涂层的硬度,利用MMG-500三体磨损试验机进行摩擦磨损试验.两种涂层和基体均呈良好的冶金结合,镍基涂层主要由 γ-(Fe,Ni)、TiC和Cr3 C2等相组成,钴基涂层主要由γ-Co、TiC、Co3 Ti和Cr5 Si3等相组成.镍基涂层结合区组织是平面晶和柱状晶,涂层中部组织是树枝晶和枝晶间的共晶组织,涂层顶部是等轴晶.而钴基涂层结合区组织是平面晶、柱状晶和块状晶,涂层中部是棒状组织和树枝晶,涂层顶部是等轴晶.镍基和钴基涂层显微硬度分别为1209HV0.2和1072HV0.2,约为TA15显微硬度(330HV0.2)的3.7倍和3.2倍.两种涂层的耐磨损性能均显著提高,但镍基涂层的耐磨效果比钴基涂层更好.     

激光熔覆Fe基/Ni基/Co基合金修复层的微观结构及抗磨损性能

为了确保合金修复层质量,采用柔性半导体激光技术在轧辊、齿轮等常用材料17Cr Ni Mo6合金钢表面熔覆Fe基、Ni基、Co基合金修复层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、硬度计、摩擦磨损试验机等手段研究了3种合金修复层的微观组织结构、硬度及耐磨性能。结果表明:3种熔覆修复层均结构致密、无气孔,与基材呈良好的冶金结合。Fe基及Co基合金修复层无裂纹,而Ni基合金修复层存在一定的裂纹。与Co基、Ni基相比,Fe基合金修复层具有单一的晶体相结构以及较高的硬度和耐磨损性能。Fe基合金修复层硬度达到60 HRC以上,具有良好的耐磨性能,熔覆修复后不需要再进行渗碳等处理。采用该Fe基合金熔覆层可以对轧辊、齿轮等进行良好的修复再制造,延长其使用寿命。     

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。     

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。     

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。     

硅钢表面激光熔覆高硅涂层对性能的影响

用Nd:YAG脉冲激光在低硅钢表面制备激光熔覆高硅涂层,研究了激光熔覆高硅涂层样品的组织和磁性能.结果表明,制备出的激光熔覆高硅涂层组织致密、无气孔和裂纹,且与基体有良好的冶金结合.经激光熔覆后硅钢表面存在熔覆区、界面结合区和热影响区.熔覆区的显微组织不均匀,随着与结合界面距离的增加,由柱状晶变为树枝晶,最终过渡到表层的细小树枝晶组织.熔覆层与基体之间的结合界面为平面晶组织,热影响区为马氏体组织.熔覆涂层的显微硬度远高于低硅钢基体,其主要原因是涂层具有较高的Si含量,涂层中的α-Fe和γ-Fe双相组织也导致了硬度的提高.激光熔覆高硅涂层硅钢样品经扩散退火后具有室温铁磁性,Si含量的提高使其室温直流磁性能优于原始低硅钢.