稀土元素和工艺参数对激光熔覆层微观形貌的影响

为了抑制激光熔覆过程中熔覆层裂纹的产生,在熔覆粉末中加入了稀土氧化物Y2O3.用CO2连续激光器在镍基高温合金基体表面熔覆自配粉末,同时分析了工艺参数对熔覆层微观形貌的影响.结果表明:Y2O3可以细化晶粒和抑制裂纹,扫描速度主要影响熔覆区晶粒的形状,功率和预置粉末厚度主要影响熔覆层的熔深和稀释率.最佳工艺参数是功率为400W,扫描速度为4mm/s,预置粉末厚度为1.4mm.     

灰铸铁激光熔覆铁基和镍基粉末的比较*

采用高功率横流CO2激光器,以铁基和镍基合金粉末为熔覆材料,用同步送粉法在灰铸铁基体材料上进行激光熔覆试验,并对熔覆层组织和性能进行比较分析。结果表明,激光熔覆镍基时覆层内的组织较铁基合金熔覆层组织均匀细致;熔覆镍基和铁基粉末合金层与基体结合紧密成冶金结合;结合区的组织晶粒细小,合金碳化物含量高,其硬度也最高。用正交试验法分析激光功率、扫描速度、熔覆层数对熔覆效果、表面硬度的影响规律,获得激光熔覆层表面硬度显著提高;对表面硬度影响最大的因素是扫描速度,其次是激光功率,熔覆层数则影响不大。熔覆Fe35合金粉末综合优化参数为扫描速度300mm/min、激光功率4.0kW、熔覆二层。熔覆Ni20A合金粉末优化参数为扫描速度400mm/min、激光功率4.0kW。     

镍基碳化钨合金粉末激光熔覆工艺的研究

采用同步送粉方式在16Mn钢表面熔覆镍基碳化钨合金粉末.通过对不同激光熔覆工艺参数下的宏观形貌以及微观组织进行研究分析,较详细地探讨激光熔覆功率以及扫描速度对熔覆层熔覆质量的影响.通过对不同工艺参数下的熔覆层进行显微组织分析以及EDS能谱分析,对熔覆层微观组织种类、分布以及碳化钨硬质相组织分布不均匀性进行研究,总结出激光工艺参数对熔覆层的影响规律.最后得出镍基粉末+30％碳化钨(钴包WC)粉末在功率3.0kW、熔覆速度1000 mm/min的工艺参数下为最佳熔覆效果.     

铁基多元陶瓷涂层激光熔覆制备及优化

采用20钢为基材,激光熔覆涂层材料以YD-F625型铁基粉末为基,添加有Ti C、WC和Si C多元陶瓷增强相,通过调整多元陶瓷相中Ti C的比例来获得不同的涂层合金材料,同时选用多组激光功率、扫描速度、粉末厚度等工艺参数进行激光熔覆对比试验,以涂层表面硬度为性能指标,对激光熔覆工艺和涂层材料种类进行优化。通过激光熔覆制备多元陶瓷复合涂层可以使20钢表面的硬度显著提高,其中最优工艺组合为激光功率3000 W、扫描速度280mm/min、预置粉末厚度2.0 mm、Ti C粉末含量为20%时,涂层最高显微硬度可达1100 HV以上,出现在距涂层表面0.05 mm深度处。     

基于均匀设计的铁基合金粉末激光熔覆工艺参数优化

为了在Q235钢基材上制备出性能优良的铁基合金熔覆涂层,开展基于均匀设计的铁基合金粉末激光熔覆工艺参数优化方法研究.根据熔覆机工艺能力和实践经验选取待优化工艺参数范围,运用均匀化设计方法产生混合水平实验表.采用“光内送粉”在Q235钢基材上制备铁基合金(Fe45)熔覆层,利用超景深显微镜和维式显微硬度计分析了熔覆层的表面形貌、稀释率及硬度.基于实验数据逐步回归分析扫描速度、离焦量、激光功率、送粉速度对熔覆层稀释率和显微硬度的影响.结果 表明:不同工艺参数对熔覆层的稀释率及显微硬度具有显著影响;回归分析的三次多元多项式适合于表征工艺参数对熔覆层稀释率和显微硬度的影响规律,回归方程的交互项表明扫描速度、离焦量、激光功率、送粉速度的交互作用影响着稀释率和显微硬度;对稀释率和显微硬度进行数学回归,分析发现该铁基合金粉末的激光熔覆最佳工艺参数为:扫描速度7 mm/s、离焦量2 mm、送粉速度22 g/min、激光功率2.7 kW.验证实验表明,以最优参数制备的熔覆层硬度均匀度高、与基材形成了连续的白亮凝合线,无裂纹及气孔,熔覆层整体质量较好.     

5052铝合金激光熔覆Al-Si合金涂层研究

采用高功率半导体激光器在5052铝合金表面熔覆Al-Si合金涂层。研究了激光熔覆工艺参数(激光的扫描速度和功率)对熔覆层质量的影响。试验结果表明,当激光束功率较高(3 000 W)、扫描速度较快(700 mm/min)时,能熔覆成较为连续的熔覆层,熔覆层与基体为冶金结合,表面硬度高于900 HV0.1。     

38CrMoAl钢表面激光熔覆Ni基合金工艺研究

利用正交试验法对38CrMoA1钢表面激光熔覆Ni60合金时激光功率、扫描速度和离焦量等工艺参数进行优化,得到熔覆层硬度和耐磨性能较为优良的参数组合,并研究了激光熔覆工艺参数对熔覆层性能的影响.结果表明,选择激光功率2.0 kW,离焦量40 mm,扫描速度6 mm/s作为35CrMoA1钢表面激光熔覆Ni60合金时的工艺参数,熔覆层硬度可以达到880.5 HV,相对耐磨性为2.26.     

激光熔覆混合粉末涂层的组织相容性研究

用5kW CO2激光器在16Mn钢表面激光熔覆铜基 钴基混合合金粉末、铜基 铁基混合合金粉末.观察了熔覆层的显微组织,研究了粉末配比、熔覆道次和激光功率等参数对熔覆层组织结构的影响.结果表明,一般情况下,铜基合金与其他合金粉末混合得到的熔覆层组织呈现两种完全不相容的组织形态,只有在适当的工艺参数下可以获得一定相容性的复合涂层.     

45~#钢管激光熔覆不锈钢粉末的参数研究

通过改变扫描速度和功率研究在45#钢管表面激光熔覆不锈钢粉末,观察熔覆层的显微组织,测试试样硬度。结果表明,显微硬度从结合区域到熔覆层顶部随扫描速度增加而增加,随功率增加而增加,其整体硬度相对基体提高4倍左右。根据上述分析得出最佳工艺参数:功率为2 100 W,扫描速度12 mm/s,用该参数熔覆45~#钢管,试验得出在30%搭接率条件下能够获得硬度显著提高的管材,表明该组参数能够满足激光熔覆45~#钢管的应用研究,从而为不锈钢熔覆中碳钢零件提供参考。     

工艺参数对钛合金激光熔覆 CBN 涂层几何形貌的影响

目的获得制备形貌较佳的CBN激光熔覆层的工艺参数。方法以CBN粉末为熔覆材料,在TC11钛合金表面制备CBN熔覆层。设计正交试验,利用金相法检测熔覆层的几何形貌参数,研究工艺参数(激光功率、扫描速度、离焦量、预置层厚度)对涂层几何形貌的影响规律。结果随着激光功率、扫描速度、离焦量和预置层厚度的增大,熔覆层宽度、高度以及熔池深度都发生相应的改变。其中扫描速度对熔覆层形貌的影响最大,其次为激光功率和预置层厚度,离焦量的影响最小。随着激光功率增大,熔覆层宽度先增大后减小,熔覆层高度逐渐降低,熔池深度逐渐增大。扫描速度、离焦量和预置层厚度的增加都导致熔覆层宽高和熔池深度的减小。结论最优的工艺参数为:激光功率1400W,扫描速度4mm/s,离焦量35mm,预置层厚度0.4mm。     

外圆表面送粉激光熔覆ZrO2/Ni60A复合涂层组织及硬度

在304不锈钢外圆表面激光熔覆镍基氧化锆金属陶瓷粉末,对激光工艺参数优化,制备工艺性能良好的熔覆层。研究了激光工艺参数对熔覆层宏观形貌、显微组织和硬度分布的影响。结果表明:激光功率为1.5 kW时,涂层硬度最佳;随着扫描速度的增大,熔覆层的组织有细化的趋势;通过优化扫描速度,可得到显微硬度较高,且沿熔覆层表面垂直方向的硬度分布变化不大的熔覆涂层。     

激光熔覆铁基合金单道成形工艺参数的研究

利用激光熔覆技术在45钢板表面熔覆铁基合金。采用正交试验研究了各工艺参数对单道熔覆层成形表面形貌影响的主次。采用单因素变量试验,研究了扫描速度、激光功率、离焦量和送粉速率对铁基合金单道成形质量的影响,并优选出了一组最佳组合参数:激光功率460 W,离焦量59 mm,送粉速率0.15 r/min,扫描速度2 mm/s。     

工艺参数对激光熔覆层微观形貌的影响

为了研究工艺参数对激光熔覆层微观形貌的影响,以CO2连续激光器为热源,在镍基高温合金基体表面熔覆自配粉末,对不同工艺参数下熔覆层的微观形貌进行了分析.结果表明:在一定范围内,其它工艺参数不变,增加功率,增大扫描速度,晶粒更趋致密细小;工艺参数影响冶金结合带的优劣、胞状晶区的厚薄以及夹杂物的有无和分布.     

旁轴送粉式激光扫描熔覆工艺研究

以Q235钢为基板,采用IPGYLS-4000型光纤激光器以及旁轴送粉器,搭建旁轴同步送粉式激光扫描熔覆工艺试验平台,在基板上进行熔覆试验。研究了激光功率、扫描速度和扫描宽度对熔覆层成形尺寸和对熔覆层组织的影响,结果表明:随着激光功率增大,铁基合金粉末熔化量提高,单层金属熔覆层的余高增加;扫描速度对熔覆层熔宽和余高的影响均较大,随着扫描速度的降低,金属熔覆层熔宽余高均增加,裂纹数量增多。约束应力是导致熔覆层出现裂纹的主要原因,通过优选工艺参数可以获得工艺良好无裂纹熔覆层,为下一步研究激光扫描多层熔覆无(小)变形焊接技术提供理论和技术依据。     

表面熔覆工艺的成形特征及粉末有效利用率研究

目的针对激光熔覆层的表面形貌难以达到加工工艺要求和粉末利用率较低的问题,对激光熔覆铁基合金粉末中的工艺参数与成形特征的关系以及粉末的有效利用率进行研究。方法设计了激光表面熔覆试验方案,分别采用不同的工艺参数在45号钢基板上进行铁基合金粉末单道激光熔覆试验。采用正交试验法对每道激光熔覆试验的工艺参数与成形特性之间的关系进行研究。结果随着激光功率的增加,熔宽、熔深、稀释率均呈上升趋势,浸润角和熔覆层的高宽比呈下降趋势,粉末的有效利用率由12.9%上升到42.6%;随着送粉速度的增加,熔高呈现上升趋势,熔深呈现下降趋势,粉末的有效利用率由27.9%下降到14.7%;随着激光扫描速度的增加,熔宽和熔高均呈下降趋势,粉末的有效利用率先增加后下降。结论送粉速度的增加造成粉末有效利用率的降低,增加了激光熔覆的作业成本。适当增加激光功率不仅可获得更加良好的激光熔覆层形貌,也使得粉末有效利用率增加。在激光功率为450 W,送粉速度为9.6 g/min和激光扫描速度为390 mm/min的条件下,不仅可以使粉末有效利用率处于较高的状态,也可以获得良好的熔覆层形貌。以上研究结果对激光熔覆的应用具有指导性作用。     

钛合金表面激光熔覆钴基合金层的组织及力学性能

在TC4钛合金表面利用激光熔覆Co基合金粉末涂层,利用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和洛氏硬度计研究涂层的微观组织及力学性能。结果表明:当扫描速度固定为400 mm/s,激光功率为1.3、1.5、1.7 k W熔覆时,涂层与基体之间都实现了冶金结合。其中,激光功率为1.5 k W时熔覆效果最好,熔覆层内组织均匀致密无气孔和裂纹等缺陷。激光功率为1.3 k W时,熔覆层内出现了裂纹。当激光功率固定为1.5 k W,扫描速度为300、350、400 mm/s时,熔覆层和基体的结合情况良好,熔覆层内组织均匀致密无缺陷。随着激光功率和扫描速度的增大,涂层表面硬度呈减小的趋势,但都高于TC4基体硬度的两倍左右,表明在TC4表面激光熔覆Co基合金粉末涂层可以显著提高其硬度。     

激光熔覆原位合成WC增强镍基熔覆层的组织与性能

采用响应面法的中心复合设计建立了激光功率、扫描速度、气流量和碳钨粉末配比对熔覆层硬度和面积影响的数学模型，并通过方差分析和试验验证检测了数学模型的准确性。结果表明：熔覆层的硬度与激光功率和碳钨粉末配比成正比，与扫描速度成反比；熔覆层面积与激光功率成正比，与扫描速度成反比，碳元素盈余量对熔覆面积的影响不显著。以熔覆层的硬度和面积最大为优化目标进行验证试验，并基于数学模型对工艺参数进行优化与预测，得到最佳工艺参数为激光功率1700 W、扫描速度5 mm·s^-1、气流量13 L/min、碳钨粉末配比1.05∶1。采用最佳工艺参数所得的熔覆层硬度和熔覆面积的预测值和实际值的误差分别为0.56%、1.45%,验证了所建立模型的准确性。     

基于振镜扫描的45钢表面激光快速熔覆Ni60涂层形貌及性能

通过熔覆层形貌及性能分析研究了一种新型的激光熔覆技术-振镜扫描激光快速熔覆技术。该技术以中功率光纤激光为能量源,采用刮板进行粉末预置,以振镜快速扫描控制激光束在零件表面熔化选区内金属粉末,实现激光快速熔覆。试验表明:利用该工艺在45钢表面熔覆Ni60粉末,可在扫描速度≥50mm/s的条件下,以不足200W的激光功率获得表面平滑及组织致密的熔覆层,所形成的熔覆层与45钢基体结合良好,熔覆层的显微硬度可达500 HV1以上。这表明采用该工艺可以快速获得高致密度、高硬度、表面质量较好的熔覆层。     

扫描路径对单层激光熔覆层质量影响的研究

为探究四种不同扫描路径对熔覆层质量的影响,在TC4(Ti-6Al-4V)钛合金表面进行多道单层激光熔覆试验。熔覆粉末为Ni60A自熔性粉末,工艺参数为激光功率500 W、送粉电压10 V、扫描速度2 mm/s、多道搭接率45%,扫描路径为实验设计的四种不同的扫描路径:热搭接、两种不同方式的冷搭接和回形搭接。结果发现,在冷搭接和回形搭接的扫描方式下得到的熔覆层表面相比于热搭接平整度较差。热搭接得到的熔覆层表面最平整,平均洛氏硬度最高。冷搭接熔覆层显微硬度最高,而回形搭接熔覆层显微硬度最低。     

ER8车轮材料激光熔覆镍基合金层的数值仿真研究

以ER8车轮材料为基体材料,Ni60合金粉末为熔覆层材料,建立数值仿真模型,研究Ni60合金粉末激光熔覆温度场变化规律以及工艺参数对熔覆层微观组织的影响。结果表明,影响激光熔覆温度场的主要工艺参数是激光功率,其次是扫描速率。激光功率和扫描速率的最优工艺参数值分别为1.9 kW、4 mm/s。试验验证结果与数值仿真研究得到的温度场变化规律一致,证明了数值仿真研究的可行性。