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。     

等离子束熔覆铁基合金涂层的组织与性能研究

利用等离子熔覆技术,在钢基体表面熔覆了一层铁基合金,获得了与基体呈冶金结合的、性能良好的涂层;采用金相显微镜对熔覆层的组织进行观察,发现熔覆层整体组织由柱状树枝晶向等轴晶转变,无气孔、夹杂,其中枝晶组织粗大,等轴晶组织细小;利用显微硬度计分析表明,熔覆层具有较高的硬度,并且由表面到基体呈梯度分布;磨损试验结果表明熔覆层的耐磨性是淬火45钢的2.56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.     

Cu-Sn/Fe合金粉末激光熔覆层的组织与硬度分析

为改善Cu基合金涂层与16Mn钢基体的匹配性,提高涂层强度和硬度,采用同步送粉技术,通过工艺优选,在16Mn钢表面激光熔覆了Cu-Sn/Fe基混合合金粉末,并研究了制备的熔覆层组织、颗粒物的相结构、尺寸和弥散分布行为.结果表明,激光熔覆层为树枝晶组织和网状组织及其上分布的σ-FeCr球形颗粒相.颗粒相σ-FeCr对提高熔覆层硬度起到一定的作用.熔覆层、热影响区和基体中,熔覆层硬度最高,进入基体后,硬度值突降,故熔覆层起到表面强化的作用.     

铁含量对激光熔覆层微结构及性能的影响

为满足不同支承辊再制造表面硬度需求,利用激光熔覆技术,将添加不同含量纯铁粉的铁基合金粉末材料熔覆到Cr5支承辊钢表面。研究了铁含量对熔覆层微结构及性能的影响。结果表明,所有材料设计成分条件下熔覆层的截面组织差异很小,均为鱼骨状枝晶和网状晶间组织。通过改变添加铁粉的量可以控制熔覆层中枝晶含量。随着合金粉末中铁含量增多,激光熔覆层截面硬度和耐磨性显著下降。添加50%(质量分数)纯铁粉的粉末材料可以制备出硬度约为480HV、耐磨性高于传统淬火工作层的激光熔覆层,可以满足Cr5支承辊再制造需求。     

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。     

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。     

Q235钢表面氩弧热源熔覆镍基自熔合金层的组织及性能

目前,鲜见氩弧熔覆镍基合金粉末工艺参数对熔覆层表面耐磨性能影响的研究报道,先将镍基自熔合金粉末涂覆于Q235钢表面,再利用氩弧热源熔覆.采用金相显微镜观察熔覆层表面和截面组织,采用硬度计及磨损试验分析熔覆层的表面硬度及耐磨性,研究了涂覆层厚度、熔覆电流对熔覆层表面组织、力学性能的影响.结果表明:基体与熔覆层形成了良好的冶金结合;随熔覆电流的增加,熔覆层表面硬度和耐磨性先增加后降低;随涂覆层厚度的增加,熔覆层表面硬度和耐磨性随之增加;涂覆层厚3 mm,熔覆电流为180 A时,熔覆层表面金相组织为少量初生固溶体枝晶和大量奥氏体与碳、硼化物的共晶,熔覆层表面硬度最大,为45.0 HRC,耐磨性最好.     

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。     

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。     

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。     

碳弧熔覆工艺对熔覆层组织及性能的影响

为获得高硬度、高耐磨性的表面合金层,将镍基自熔合金粉末预先涂覆在Q235钢表面,利用碳弧热源进行熔覆制备熔覆层。通过金相显微镜、硬度计及磨粒磨损试验机对熔覆层表面的组织及性能进行测试,研究焊接电流和涂覆层厚度对熔覆层组织和性能的影响。结果表明:焊接电流相同,增加涂覆层厚度,熔覆层的表面硬度和耐磨性呈现先增加后降低的趋势;涂覆层较薄时,熔覆层硬度、耐磨性随电流增大而下降,涂覆层较厚时,熔覆层硬度、耐磨性随电流增大而呈上升趋势;当涂覆层厚为4 mm,焊接电流为200 A时,组织为镍基固溶体加共晶物,共晶组织为镍基固溶体与多种碳化物、硼化物共晶,硬度最高,为54.3 HRC,耐磨性最好。     

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.     

激光熔覆原位自生TiC颗粒增强镍基复合涂层的组织与耐磨性

采用预置粉末法在45钢表面进行激光熔覆镍基Ni60A+x%(SiC+Ti)(质量分数,下同)复合粉末涂层的实验研究。使用往复式磨损试验机对不同涂层材料的熔覆层进行干摩擦磨损实验,利用金相显微镜、扫描电镜(SEM)观察和分析熔覆层的显微组织与磨损形貌。结果表明:复合粉末通过原位反应生成弥散分布的TiC颗粒增强复合涂层,随着(SiC+Ti)含量的增加,颗粒状TiC的尺寸和数目逐渐增加;复合粉(SiC+Ti)含量达到60%时,微观组织有气孔和夹杂缺陷;复合粉(SiC+Ti)含量为48%时,熔覆层耐磨性最佳;复合涂层的磨损主要为磨粒磨损,机理为微观切削和挤压剥落。     

工艺参数对304不锈钢表面激光熔覆Ni基合金涂层的组织、耐磨性及耐腐蚀性的影响

研究了不同工艺参数对304不锈钢表面激光熔覆Ni基合金后熔覆层微观组织及硬度、耐磨、耐蚀性能的影响,并寻求最佳激光工艺参数,以期获得冶金结合较好,耐磨、耐蚀性能良好的熔覆层。根据组织与性能的综合分析可知,最优激光工艺参数为激光功率2.5kW、扫描速度4mm/s、送粉速率300mg/s。利用优化工艺参数熔覆后的熔覆层宏观形貌平整、光滑,熔覆层宽度为14.36mm,高度为1.612mm,熔池深度为0.248mm,稀释率为13.33,硬度较高,平均显微硬度为646.4HV,并且耐磨损性能较好,磨损量较低。此外,熔覆层的耐腐蚀性能也较好,自腐蚀电位为-286.77mV。在一定的激光工艺参数下,组织从结合区至熔覆层表层依次为平面晶、胞状晶、柱状晶、树枝晶、等轴晶。激光功率、扫描速度、送粉速率不同,熔覆层中组织粗细变化呈现一定的规律性:随着激光功率的增大,组织由细小逐渐变的粗大;随着扫描速度的增大,组织先变细小,然后变粗大;随着送粉速率的增大,组织逐渐变细小。合金的耐磨性与耐蚀性不仅与组织大小有关,而且与组织物相组成密切相关。     

镍基625合金电子束熔覆TiC涂层表面改性研究

目的 采用电子束表面改性技术对Inconel 625镍基合金进行电子束表面合金化(EBSA)处理,制备性能良好的TiC涂层,提高Inconel 625镍基合金的表面性能。方法 采用不同的电子束扫描速度(80、100、120 mm/min)在Inconel 625镍基合金表面制备TiC涂层,使用扫描电镜(SEM)拍摄合金区横截面进行EDS能谱分析,使用电子背散射衍射仪(EBSD)对合金层进行EBSD表征分析,使用显微硬度仪测量EBSA后的表面硬度,使用摩擦磨损试验机(RTEC)测试表面耐磨性、生成摩擦曲线并拍摄磨损表面的三维形貌。结果 从宏观形貌上来看,在80 mm/min扫描速度下涂层成形质量最好。微观组织测试结果表明,随着扫描速度的增大,平均晶粒尺寸增大。显微硬度测试结果表明,随着扫描速度的增大,表面硬度呈现降低的趋势,但涂层表面硬度均高于基材硬度。当扫描速度为80 mm/min时,TiC强化颗粒较多分布在表面,其表面硬度最高,为457HB,与基材相比,表面硬度提高了1.936倍。耐磨性测试结果表明,当扫描速度为80 mm/min时,磨损体积和磨损率最低,分别为0.913 1 mm³和3.043 7,相较于基材,磨损率降低了30.48%。结论 当扫描速度为80 mm/min时,采用电子束熔覆技术在Inconel 625镍基合金表面制备的TiC涂层可显著改善Inconel 625镍基合金表面的硬度、耐磨性。     

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...     

W6Mo5Cr4V2高速钢WC/Co激光熔覆表面的摩擦磨损性能

为了改善高速钢表面的摩擦磨损性能,应用激光熔覆技术在W6Mo5Cr4V2高速钢表面制备出WC/Co熔覆道。采用三维数码显微镜观察熔覆试件的金相组织并借助显微硬度计测试其显微硬度。采用销盘式摩擦磨损试验机分别对高速钢和WC/Co熔覆试件进行了摩擦磨损试验,并采用三维数码显微镜观察磨损形貌。结果表明:与高速钢基材相比,WC/Co熔覆道硬度提高,熔覆试件的摩擦系数和磨损量降低;WC/Co熔覆道的磨损机制以磨粒磨损为主,熔覆道间隔以磨粒磨损和黏着磨损为主;熔覆道的硬度提高、减摩效果、散热作用以及试件表面熔覆道与间隔面的软硬交替,有助于提高WC/Co熔覆试件的摩擦磨损性能。     

Characteristics of multi-element alloy cladding produced by TIG process

A multi-element alloy cladding was fabricated on low carbon steel by the TIG (tungsten inert gas) process using a multi-element alloy filler. The microstructure, crystal structure, and microhardness were evaluated using an SEM (scanning electron microscope), XRD (X-ray diffraction), EDS (energy dispersive X-ray analysis), and a microhardness tester. The wear resistance was also tested. A molybdenum-rich phase with a tetragonal structure and an Fe-rich phase with a body-centered cubic structure were obtained for the single layer cladding and double layer cladding of the alloy filler, respectively. The microhardness of the double layer (Hv 800) was greater than that of the single layer (Hv 500) due to the considerable increase in the molybdenum-rich phase. The cladding layer exhibited an excellent solution strength mechanism, and the wear resistance of the cladding was distinctly enhanced.     

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。