激光重熔对等离子喷涂ZrO2—NiCoCrAlY梯度涂层组织与性 …

在保证梯度涂层的成分分布方式不被影响的前提下，对其ＺｒＯ２表面层进行了激光重熔处理。经重熔处理后，ＺｒＯ２溶化区形成了致密的结晶组织，其硬度得以大幅度提高，涂层的抗氧化性能得到较大的改善。同时，由于涂层经受了严重的不均匀受热－冷却过程，在涂层中形成了较大的残余热应力，使ＺｒＯ２晶粒发生强烈畸变，并致使熔化区表面形成网状裂纹和少量纵向裂纹贯穿熔化区，降低了熔化区与未熔涂层间的结合强度，对涂层的抗热震     

激光重熔纳米Al2O3-13%TiO2陶瓷涂层组织及性能

为了进一步提高等离子喷涂纳米Al2O3-13%TiO2(质量分数, 下同)复合陶瓷涂层的性能,在γ-TiAl基体材料表面采用激光重熔工艺对涂层进行处理,研究了激光重熔对涂层微观组织和性能的影响.用扫描电镜(SEM)和显微硬度计分析了涂层形貌、微观结构和显微硬度,同时对涂层的磨损特性进行了考察.结果表明,等离子喷涂纳米陶瓷涂层由纳米颗粒完全熔化区和部分熔化区两部分组成,仍然具有等离子喷涂态的典型层状结构.经过激光重熔后,形成了致密细小的等轴晶重熔区、烧结区和残余等离子喷涂区,由于激光快速加热和快速冷却加工特点,在重熔区仍保留了部分来源于原等离子喷涂部分熔化区的残留纳米粒子.与常规等离子喷涂陶瓷涂层相比,纳米结构涂层可在一定程度上提高其硬度和耐磨性,经过激光重熔后其硬度和耐磨性进一步提高.     

等离子喷涂纳米ZrO2复合陶瓷涂层冲蚀行为

以常规和纳米团聚体ZrO3-7wt%Y2O3复合陶瓷粉末为材料,采用等离子喷涂工艺在TC4钛合金表面制备了常规和纳米结构陶瓷涂层,并对其进行冲蚀实验,研究了涂层微观组织和性能对涂层抗冲蚀性能的影响,以及不同工艺参数下涂层冲蚀性能.用扫描电镜(SEM)和XRD分析了涂层组分和微观结构,同时利用显微硬度计对涂层的硬度进行了测试.结果表明,等离子喷涂纳米ZrO2涂层抗冲蚀性能明显高于常规ZrO2涂层.当冲蚀角为90°时冲蚀失重最大,表现为脆性冲蚀,随着速度的增大冲蚀失重也随之增加.等离子喷涂纳米ZrO2涂层由熔化区和部分熔化区组成,部分熔化区属微纳米结构,熔化区在沉积急冷和冲击应力的作用下会形成细晶,微纳米结构与细晶共同作用下的纳米陶瓷涂层的平均粒度将远远小于常规陶瓷涂层的平均粒度,使其硬度增加;微纳米区域在涂层中其局部晶界的强度特别高,裂纹难以沿着晶界扩展,起到了良好的增韧的作用,硬度和韧性的提高使涂层的抗冲蚀性能增强.     

激光表面重熔对ZrO_2-8wt%Y_2O_3热障涂层组织与抗热震性能的影响

采用等离子喷涂设备在H13热作模具钢表面制备氧化钇部分稳定的氧化锆(ZrO2-8 wt%Y2O3)热障涂层,并用CO2横流激光器对热障涂层进行表面重熔处理,并采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、热震试验等手段研究激光重熔前后热障涂层的微观结构及其抗热震性能的变化。结果表明,重熔前后涂层均由四方结构钇锆氧化物和立方相的氧化锆组成,重熔后涂层结晶度增加,晶粒有长大现象。激光重熔后涂层产生明显分层,表层组织孔隙和裂纹明显减少,裂纹呈网状且沿晶界分布,重熔涂层内部仍保持等离子喷涂典型结构。激光重熔后涂层孔隙率降低了67%,涂层的抗热震性能也显著提高。     

材料结构与制备工艺对热障涂层显微组织的影响

以常规和纳米团聚体ZrO2-7%Y2O3陶瓷粉末为原料,采用等离子喷涂和等离子喷涂+激光重熔复合工艺在TiAl合金表面制备了常规和纳米结构热障涂层。用扫描电镜(SEM)分析了粉末结构及制备工艺对涂层显微组织的影响。结果表明:用常规等离子喷涂法制备的陶瓷涂层为典型的层状堆积特征;而用等离子喷涂法制备的纳米结构涂层则由纳米颗粒完全熔化区和部分熔化区组成,呈两相结构。由于受到激光功率、能量密度、激光作用区温度场分布、陶瓷导热系数和涂层厚度等因素的综合影响,经激光重熔后,涂层呈现出明显的分层结构特征:上部为致密的柱状晶重熔区,下部为残余等离子喷涂区。由于激光重熔纳米结构涂层重熔区中残余纳米粒子的增韧作用,其晶界强度较高,从而导致断口有相当数量的穿晶断裂,而激光重熔常规涂层重熔区的断口基本是沿晶断裂。     

激光重熔等离子喷涂WC颗粒增强镍基涂层组织及高温磨损性能

为了提高等离子喷涂WC颗粒增强镍基涂层的性能,采用激光重熔工艺对涂层进行处理,研究了激光重熔对涂层微观组织和性能的影响．用扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）和显微硬度计分析了涂层表面形貌、微观结构、相组成和显微硬度,同时对涂层的高温摩擦磨损特性进行了考察．结果表明,激光重熔消除了等离子喷涂层的层片状结构、孔隙等缺陷,涂层致密度提高;另外在激光高能量密度作用下,WC颗粒部分熔化,并在周围析出枝晶结构．激光重熔处理后涂层的显微硬度明显提高,其磨损性能也显著高于原等离子喷涂层．     

CO2激光诱发锆英石耐火材料结构转变的研究

通过对锆英石（ZrSiO4）耐火材料进行激光表面重熔处理，耐火材料表面的致密度得到提高，组织发生了转变。采用SEM、EDX、XRD研究了激光诱发耐火材料的微观组织和相结构的转变。结果表明：在激光扫描速率为4～16mm／s范围内，均能有效熔化高熔点锆英石：随着扫描速率的增加，熔凝层厚度呈线性下降；扫描速度为4mm／s时，裂纹和孔隙得到消除，但增加到8mm／s、12mm／s、16mm／s时，熔凝区出现了孔隙且在重叠区产生了裂纹。激光熔凝区组织以枝晶结构和枝晶间偏析为主，激光熔凝处理导致相ZrSiO4分解为ZrO2和SiO2，加热过程中SiO2在一定程度上选择性气化，快速凝固过程中形成聊．ZrO2相取代了平衡条件下的ZrsiO4相。     

激光熔敷抗氧化与隔热涂层组织结构及高温性能研究

对镍基高温合金上激光重熔等离子喷涂热障涂层进行研究,并对其高温性能进行了测试.结果表明,ZrO2陶瓷涂层为细化柱状晶,柱状晶晶界处含Al、Ti等元素,NiCoCrAlY结合层为奥氏体胞晶.相分析确定形成了立方和四方混合ZrO2.其高温氧化和热循环性能比等离子喷涂形成的热障涂层显著提高     

环氧富Zn-Al-Mg-Ce合金涂层耐腐蚀性能

采用悬浮液等离子喷涂(SPS)和常规等离子喷涂(CPS)2种工艺制备纳米结构ZrO2/Y2O3涂层。利用XRD和SEM分析涂层的物相和微观组织,同时使用韦伯分布函数对涂层的显微硬度进行了统计分析。研究结果表明:在试验条件下,SPS制备的纳米结构ZrO2/Y2O3涂层为粒状结构,涂层致密且没有观察到显微裂纹。单个层片直径在0.3～4μm之间,平均晶粒尺寸51.8nm。CPS制备的纳米结构ZrO2/Y2O3涂层由部分熔化区和全熔区组成,部分熔化区保持纳米结构。2种方法制备的涂层物相均为亚稳四方相。CPS纳米结构涂层的显微硬度韦伯图呈双态分布,其中全熔区显微硬度较高,离散性大,而部分熔化区显微硬度低,离散性较小。SPS涂层显微硬度离散性比CPS全熔区小,表明SPS涂层组织更为均匀。     

激光重熔对TC4钛合金表面Al2O3-ZrO2激光熔覆层形貌组织、元素分布和裂纹敏感性的影响

目的 减少裂纹数目,改善TC4合金基体表面激光熔覆涂层的表面形貌和裂纹敏感性。方法 采用激光重熔工艺对激光熔覆后的熔覆层进行后处理。通过有限元与试验相结合的方法,研究激光重熔处理对Al2O3-ZrO2熔覆层表面形貌、组织演变及裂纹敏感性的影响规律,并探讨其影响机理。激光熔覆完毕后,再次进行激光扫描,得到重熔涂层,并采用扫描电镜和维氏硬度计对激光熔覆与激光重熔涂层的熔覆形貌、微观组织、裂纹情况、元素分布及断裂韧性进行观察与测试。结果 有限元仿真结果表明,熔覆涂层从热影响区到熔覆层顶部的温度由660.23 ℃升至3 122.3 ℃,激光重熔涂层温度则是由927.61 ℃升至2 772.9 ℃。此外,重熔涂层在Z方向上的残余应力明显下降,且残余应力曲线平缓,应力梯度较小。激光重熔工艺可以明显缓解熔覆涂层结合区的温度梯度和残余应力。通过对涂层进行观察检测发现,激光重熔涂层表面起伏状况得到缓解,表面裂纹数目减少。重熔涂层平面晶数量较少,组织致密,使得裂纹发生穿晶扩展,裂纹扩展能量不断消耗,有效阻碍了裂纹延拓。激光重熔工艺可以均化元素分布,使重熔涂层的断裂韧性提升至9 MPa.m^1/2以上,有效提高了涂层的断裂韧性,改善裂纹的敏感性。结论 通过激光重熔,熔覆层表面起伏变小,裂纹数目明显减少,断裂韧性和结合强度得到明显提高。     

TiAl合金表面激光重熔纳米陶瓷涂层

采用等离子喷涂和激光重熔复合工艺在TiA l合金表面制备了纳米A l2O3-13wt%TiO2复合陶瓷涂层。为了使重熔后的陶瓷涂层保留一定的纳米结构组织,采用相对较低的激光功率和能量密度进行重熔。用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析了涂层形貌、微观结构和相组成。结果表明,等离子喷涂纳米陶瓷涂层由纳米颗粒完全熔化区和部分熔化区两部分组成,具有等离子喷涂态的典型层状结构;由于受到激光功率、能量密度、陶瓷材料热物性参数和涂层厚度等因素的综合影响,重熔后陶瓷涂层出现了明显的分层结构特征;依据组织形态的不同,可将其大致分为:重熔区、烧结区和残余等离子喷涂区。重熔区由致密细小的等轴晶组成,并且保留了部分来源于原等离子喷涂部分熔化区的残留纳米粒子。由于等离子喷涂过程中涂层沉积时的快速凝固作用,涂层以亚稳相-γA l2O3为主,经过激光重熔处理后,-γA l2O3又重新转变为稳定相-αA l2O3。     

TC4钛合金表面等离子喷涂Al2O3-13wt％TiO2涂层及激光重熔研究

采用等离子喷涂技术在TC4钛合金表面制备了常规Metco130陶瓷涂层及纳米结构Al2O3-13wt％TiO2涂层，并利用CO2激光器对涂层进行了激光重熔，采用X射线衍射分析（XRD）、扫描电镜分析（SEM）、微区成分分析（EDAX）及维氏硬度试验研究了激光重熔前后涂层的组织性能变化。结果表明，等离子喷涂涂层与基体形成了较好的机械结合，但涂层中存在孔隙，激光重熔后，重熔层与基体形成了良好的冶金结合，其组织结构更为均匀而致密。采用谢乐公式估算了重熔后涂层中各相的平均粒径，结果表明，等离子喷涂纳米结构的涂层在激光重熔后仍然处于纳米结构。另外，选择合理的激光工艺参数，涂层的硬度得到了较大提高。     

ZrO2纳米粉等离子喷涂层制备研究

经二次造粒的纳米ZrO2为喂料制备了等离子喷涂层。X衍射物相分析、SEM形貌观察表明．涂层主要以四方相和立方相构成，含有少量的单斜相；在喷涂过程中粉未熔化状况良好，涂层含有网状微裂纹。用金相法测定了涂层孔隙率，与普通ZrO2等离子喷涂层相比，涂层敛密度显著提高。在模拟熔炼条件下，对涂层进行了真空热震试验，涂层均能经受一次真空热震而涂层完好、单斜相含量较低、具有一定孔隙率和均匀网状微裂纹的涂层，经二次真空热震后，涂层仍处于完好状态。     

不同制备工艺对镍基合金涂层耐热疲劳性能的影响

采用氧-乙炔火焰重熔、中频感应重熔和等离子堆焊工艺在45钢基体上制备了3种镍基合金涂层,使用热循环法研究了Ni基合金涂层的耐热疲劳性能,并分析了其裂纹的形成及扩展机理。结果表明:热疲劳失效后在镍基合金涂层表面均形成了氧化层,氧-乙炔火焰重熔和中频感应重熔涂层制备过程中残留的气孔能够促进裂纹的萌生和发展,等离子堆焊涂层的热疲劳抗力要优于氧-乙炔火焰重熔和中频感应重熔涂层,其裂纹的形成主要源于氧化层破溃和位错运动共同作用的结果。     

激光重熔对等离子喷涂热障涂层冲蚀行为影响

研究了等离子喷涂和激光重熔ZrO<,2>-7%Y<,2>O<,3>热障涂层的微观结构,同时考察了两种涂层的抗冲蚀性能,并探讨了其冲蚀破坏机理.试验发现,等离子喷涂热障陶瓷涂层呈典型的层状堆积特征;经过激光重熔处理后,涂层表面形成了沿热流方向生长的柱状品重熔区;相对于等离子喷涂试样,激光重熔涂层有较好的抗冲蚀性能;不管等...     

纳米ZrO2激光重熔涂层组织与性能分析

采用金相试验、扫描电镜试验、热震试验和显微硬度试验对不同激光重熔工艺下的Y2O3部分稳定ZrO2纳米陶瓷涂层组织与性能进行研究.重点分析了涂层重熔宽度与深度、表面形貌、显微硬度和热震性能随激光比能量的变化规律.结果表明,ZrO2纳米陶瓷涂层的重熔深度和宽度随着激光比能量的增大而增加;涂层的表面成形与激光比能量密切相关;涂层的显微硬度随激光比能量的增大而升高;激光比能量对涂层热震性能的影响十分明显,当激光比能量为37.2 J/mm2时重熔涂层的热震性能最好.     

激光重熔改性WC/Fe等离子喷涂涂层组织及其耐磨性能

目的改善等离子喷涂WC/Fe复合陶瓷涂层的组织,增强其耐磨性能,并研究激光重熔涂层在不同温度下的耐磨性能。方法采用激光重熔技术处理等离子喷涂WC/Fe复合陶瓷涂层,利用附带能谱仪(EDS)的扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计测试和表征了等离子喷涂涂层在激光重熔前后的组织特征、物相组成及显微硬度,利用摩擦磨损试验机对激光重熔涂层在25、200、400℃下的耐磨性能进行了对比考察。结果等离子喷涂WC/Fe复合陶瓷涂层呈层状结构,经过激光重熔处理后,其片层状结构和孔隙等缺陷基本消失,且激光熔覆区的顶部组织为等轴晶和细小枝晶,熔覆区的底部组织为胞状晶,涂层与基体结合带区的组织为粗大的树枝晶,涂层与基体形成了冶金结合。激光重熔涂层中的WC、W_2C、M_(23)C_6及Ni_6BSi_2等高硬度化合物的弥散强化作用,使得激光重熔涂层的显微硬度约为原等离子喷涂涂层的2倍。激光重熔涂层在25℃下的磨损亚表层最完好,在400℃时出现了微裂纹。结论重熔能消除等离子喷涂涂层的各种缺陷,得到组织致密的涂层。重熔涂层在不同温度下表现出不同的磨损机理,在25℃下表现出最好的耐磨性能。     

等离子喷涂纳米结构ZrO2陶瓷涂层的工艺研究

研究工艺参数对等离子喷涂纳米结构ZrO2陶瓷涂层微观组织和力学性能的影响,采用三因素三水平正交试验法对喷涂电压、电流和主气流速三个主要参数进行了优化设计.采用定量金相分析法分析了涂层未熔化区域的大小,并测定了涂层的结合强度、裂纹扩展抗力和磨损性能.结果表明,制备纳米结构ZrO2陶瓷涂层的最佳工艺参数为电流540A,电流63V,主气流量45 L/min.     

TC4钛合金表面等离子喷涂Al2O3-13wt%TiO2涂层及激光重熔研究

采用等离子喷涂技术在TC4钛合金表面制备了常规Metco130陶瓷涂层及纳米结构Al2O3-13wt%TiO2涂层,并利用CO2激光器对涂层进行了激光重熔,采用X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜分析(SEM)、微区成分分析(EDAX)及维氏硬度试验研究了激光重熔前后涂层的组织性能变化.结果表明,等离子喷涂涂层与基体形成了较好的机械结合,但涂层中存在孔隙,激光重熔后,重熔层与基体形成了良好的冶金结合,其组织结构更为均匀而致密.采用谢乐公式估算了重熔后涂层中各相的平均粒径,结果表明,等离子喷涂纳米结构的涂层在激光重熔后仍然处于纳米结构.另外,选择合理的激光工艺参数,涂层的硬度得到了较大提高.     

金属陶瓷涂层电子束重熔裂纹防控研究

分析了铌合金硅化物涂层电子束重熔处理过程中涂层表面形貌的变化和裂纹的成因。结果表明,电子束能量密度对裂纹形成及扩展有较大影响,选用合适的电子束工艺参数,可以在硅化物涂层表面得到无裂纹的涂层。合理调节电子束能量密度以控制金属陶瓷涂层的烧结收缩作用,对金属陶瓷重熔层表面裂纹的控制有重要的意义。