45 钢表面激光合金化组织分析及硬度测试

目的为了提高45钢表面性能,采用CO2激光器对其表面进行合金化处理。方法利用带有能谱的扫描电子显微镜(SEM/EDS)、金相显微镜、X射线衍射仪、显微/维氏硬度计、扫描电镜等,对合金化层组织及性能进行了观察和分析。结果激光合金化层由合金化区、结合区和热影响区3部分组成,涂层与基体呈冶金结合;涂层主要含Cr3C2,Fe Ni3,Cr23C6,Fe3C相;激光合金化层的显微硬度达1032 HV,约为基体的3.5倍。结论 45钢经激光合金化处理,可改善其表面性能,显著提高其硬度。     

40Cr激光熔凝硬化组织形态及硬度研究

利用CO2轴流激光加工机对40Cr钢表面进行激光熔凝硬化处理。利用扫描电子显微镜、金相显微镜和显微硬度计研究了不同工艺下熔凝硬化层及基体的显微组织和硬度分布特征。实验表明：熔凝硬化层由熔化区、相变硬化区和热影响区组成;由表及里组织分别为极细隐晶马氏体＋少量残余奥氏体、隐晶马氏体＋碳化物＋残余奥氏体、马氏体＋回火屈氏体＋铁素体。硬化层最高硬度约是基体的3倍;随着扫描速度的增加表层硬度先增加后减小,当扫描速度为2.5m·min^-1时,表层硬度最大,为1097.9HK。     

45钢激光硼氮合金化层制备及性能研究

为了使得工程上常用的零部件保持自身韧性的同时提高其表面的耐磨性，利用激光合金化技术在45钢表面制备了二元硼氮合金化层，优化了工艺参数，研究了合金化层的组织及性能。结果表明：随激光功率、扫描速度、搭接率增大，合金化层硬度均呈先增后降的趋势，在1.5 kW、500 mm/min、50%时硬度分别达到最大值954,885,882 HV_{2 N},随B∶N（质量比）中B的含量提高，合金化层硬度逐渐上升；最佳工艺参数为：激光功率1.5 kW,扫描速度500 mm/min,搭接率50%,经最优工艺处理后的合金化区组织由Fe₂N、Fe₂B、FeB、Fe₇C₃、γ-（Fe, N）等化合物和固溶体组成，以柱状晶和胞状晶为主，厚度约为600μm,平均硬度为1 023 HV_{2 N},热影响区组织由少量针状马氏体以及残余奥氏体等组成，厚度约为250μm,硬度由967 HV_{2 N}到265 HV_{2 N}呈梯度分布；合金化层的摩擦系数约为0.451 ...     

叶片用316L不锈钢表面激光合金化铬涂层性能及参数优化北大核心CSCD

采用激光合金化方法在叶片用316L不锈钢表面制备铬涂层性能,并进行组织性能测定以及参数优化。研究结果表明:铬涂层合金化层为月牙状的结构,是一种网状的柱状晶形态。在中形成了具有较大宽度的枝状晶组织形态。在X射线衍射谱图上形成了Fe-Cr与Cr_xFe_y对应的各个衍射峰。硬度表现为由合金化层往基体方向具有明显梯度分布的特征。当激光功率增大后,将会引起铬合金层硬度与厚度的上升;当增大激光扫描速率后,铬合金层发生了硬度先增大后减小的现象,而厚度表现为持续减小的情况;当涂层的厚度增大后,将会引起铬合金层的硬度发生减小的现象,厚度开始增大。确定316L不锈钢表面激光合金化铬涂层最优工艺:激光功率5.5 kW,扫描速率8.5 mm/s,涂层厚度0.15 mm。     

叶片用316L不锈钢表面激光合金化铬涂层性能及参数优化

采用激光合金化方法在叶片用316L不锈钢表面制备铬涂层性能,并进行组织性能测定以及参数优化。研究结果表明:铬涂层合金化层为月牙状的结构,是一种网状的柱状晶形态。在中形成了具有较大宽度的枝状晶组织形态。在X射线衍射谱图上形成了Fe-Cr与Cr_xFe_y对应的各个衍射峰。硬度表现为由合金化层往基体方向具有明显梯度分布的特征。当激光功率增大后,将会引起铬合金层硬度与厚度的上升;当增大激光扫描速率后,铬合金层发生了硬度先增大后减小的现象,而厚度表现为持续减小的情况;当涂层的厚度增大后,将会引起铬合金层的硬度发生减小的现象,厚度开始增大。确定316L不锈钢表面激光合金化铬涂层最优工艺:激光功率5.5 kW,扫描速率8.5 mm/s,涂层厚度0.15 mm。     

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。     

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。     

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。     

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。     

激光铝热还原法制备Al2O3/Ti-Al基复合涂层

利用Al和TiO₂之间的放热化学反应, 采用激光原位合成技术在TC4钛合金基体材料表面制备了Al₂O₃/Ti-Al金属间化合物基复合涂层。对比分析了激光功率、激光束扫描速度和光斑尺寸变化对激光能量密度变化量的影响程度, 借助X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜(OM)、能谱仪(EDS)和显微硬度计分别考察了激光束扫描速度对复合涂层表面宏观形貌、截面显微组织结构和显微硬度的影响。结果显示, 扫描速度的变化对激光能量密度变化量的影响程度最大, 光斑尺寸次之, 激光功率的变化影响最弱。随着激光束扫描速度的增大, 复合涂层表面渐趋粗糙, “鱼鳞纹”状形貌特征趋于明显, 复合涂层与基材结合区厚度减小。激光原位复合涂层主要由k-Al₂O₃和α-Al₂O₃增强相与α-Ti和α₂-Ti₃Al基体相组成。随着激光束扫描速度增大, 复合涂层内k-Al₂O₃部分转变为α-Al₂O₃, Al₂O₃增强相有由枝晶状向纤维状转变的趋势; 复合涂层截面显微硬度自基体至涂层表面过度平缓, 且涂层区显微硬度分布均匀, 明显高于基材平均显微硬度。     

45 钢表面激光相变硬化改性组织及耐蚀性能

目的为了改善45钢表面状态,提高其表面性能,采用CO2激光器对其表面进行激光相变硬化处理。方法利用带有能谱的扫描电子显微镜(SEM/EDS)、盐雾试验机等,对激光相变硬化层组织及耐蚀性能进行了观察和分析。结果激光相变硬化层由熔化区、相变硬化区和热影响区三部分组成,其组织依次为:混合马氏体+未溶碳化物、针状马氏体、残余奥氏体。随扫描速度增加,耐蚀性先变好而后变差。结论激光相变硬化处理可改善45钢的表面性能,显著提高其耐蚀性能。     

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。     

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。     

铝锌合金在镁合金AZ91D中的扩渗机理及腐蚀性能研究

采用包埋铝和锌的方法在镁合金AZ91D表面制备了铝-锌合金化涂层,并且利用x射线衍射、能谱分析研究了该涂层的组织和耐腐蚀性能。该涂层外层为AlMg2Zn, Mg7Zn3 和Mg17Al12 金属间化合物层;内层为Mg17Al12金属间化合物分布于α-Mg晶界。研究表明,与镁合金基体相比较在质量分数为3.5wt.% NaCl扩渗层显示出较好的耐腐蚀性能。盐雾腐蚀说明,Al-Mg-Zn合金化扩渗层对于降低腐蚀速率起到有效作用。此外,合金化扩渗层与基体的结合是冶金结合,且涂层的显微硬度显著提高。     

Laser surface alloying of medium carbon steel with SiC(P)

Laser surface alloying (LSA) is increasingly recognised as a powerful surface modification tool to enhance the wear and corrosion resistance of engineering components. The present work deals with laser alloying of medium carbon steel with silicon carbide using a high-power CO₂ laser. A processing regime, identifying an appropriate laser power-scan speed combination for achieving defect-free alloyed layers, has been established during the study. The influence of repetitive scans on the alloyed layer properties was also subsequently investigated in a comprehensive manner. Repetitive scanning was found to affect substantially the laser-alloyed zone (LAZ) and heat-affected zone dimensions, as well as the phase constitution of the laser-alloyed layers. The microstructure in the LSA layers was also observed to vary significantly with the number of scans, besides changing quite distinctly with depth in the LAZ. Tribological tests revealed considerable improvement in abrasive wear performance by laser surface alloying, and the results also emphasise the need to control the number of repetitive scans to achieve optimum performance.     

Development of microstructure in laser surface alloying of steel with chromium

Laser surface alloying (LSA) was used to formin situ Fe-Cr-C alloys on AISI 1018 steel substrates. Chromium powders of different particle sizes were mixed together to obtain optimum packing density of the powder deposited on the substrate. The surface was then melted using a 2kW CW carbon dioxide laser. The processing conditions were related to solute (chromium) content, microstructural refinement of the laser alloyed zone and the heat affected zone (HAZ). The microstructure of the laser surface alloyed region was investigated by optical, scanning and transmission electron microscopy, and X-ray microanalysis techniques. Microstructural study showed a high degree of grain refinement and an increase in solid solubility of alloying element. This process produced a fine distribution of complex type of carbide precipitate in the martensite-ferrite matrix because of the high cooling rate. An alloy of this composition does not show any retained phase. The nature of alloying and chemical diffusion profile as a function of intertrack separation distance affects the final content of alloying element in the surface layer.     

新型Cu-Cr-Ni系耐海水腐蚀钢耐蚀性能及机理EI北大核心

针对海洋环境腐蚀特点,通过添加合金元素Cu,Cr和Ni开发一种新型船体用耐蚀钢(B-NS)。利用电化学实验、全浸实验和周浸实验对B-NS的耐蚀性能进行评估,同时通过扫描电镜和能谱对锈层截面形貌和成分进行分析。结果表明:合金元素的添加可有效降低B-NS钢的饱和电流密度和全浸以及周浸条件下的腐蚀速率,同时促进周浸条件下更加稳定、致密保护性锈层的生成。合金元素赋予B-NS钢优异耐腐蚀性能,主要表现在提高B-NS钢热力学稳定性,促进锈层生成以阻挡侵蚀性介质腐蚀基底和赋予锈层阳离子选择性,阻止Cl-渗透进锈层。     

The effect of laser surface nitriding with a spinning laser beam on the wear resistance of commercial purity titanium

Laser nitriding of commercial purity titanium using various concentrations of helium and nitrogen has been carried out. The surface appearance and microstructure of a treated layer were found to be dependent on the beam power density, interaction time, velocity and concentration of nitrogen. X-ray diffraction analyses have led to the conclusion that the dendrite layer in the resolidified zone of the nitrided specimens consisted mainly of TiN. The surface roughness of specimens after various laser treatments was investigated by SEM and a surface profilemeter. Using optical microscopy, the dendrite TiN and needle-like structure in the melt zone, and the large grain structure in the heat affected zone, were investigated. The surface wear resistance of nitriding CPTi was significantly improved compared to the untreated or laser glazed material, and the wear data were found to correlate with scanning electron microscopy observations. Two layers, having different microstructures, thickness and abrasive wear resistance were identified. Further, 100% overlapping considerably improved the wear resistance of the nitrided specimens.