SiC/Ni基合金激光熔覆层磨损性的研究

采用扫描电子显微镜、盘销式摩擦磨损试验机等方法对45钢表面SiC／Ni基合金激光熔覆层的组织和磨损性进行了试验分析。结果表明，激光熔覆后试样从表面至心部可分为熔覆区、结合区、热影响区和基体。熔覆层显微组织以枝状晶和胞状晶为主，结合层以细晶为主，激光熔覆层与基体结合良好。磨损试验结果显示激光熔覆可显著改善钢的耐磨性，SiC／Ni基合金复合熔覆层比Ni基合金熔覆层具有更好的耐磨性；在一定成分范围内，适当提高熔覆层中SiC的含量，可提高材料的耐磨损性能。     

激光感应复合熔覆的界面形态及其作用

采取送粉激光感应复合熔覆方法,对激光和感应两种能量不同配比的不同工艺进行实验,研究了不同工艺制备的Ni基熔覆层与钢基体结合界面的组织形貌、复合熔覆层横切面上化学成分及显微硬度的变化,探讨了其界面特征及影响因素。研究结果表明:复合熔覆交界面处白亮层的形成与熔覆能量直接相关,当复合熔覆能量较高时,在界面处形成Fe-Ni-Cr单相固溶体组织,熔覆层显微硬度下降;当复合熔覆能量较低时,在白亮层两侧形成不同的固溶体组织,熔覆层显微硬度较高。激光感应复合熔覆中,Ni基熔覆层与钢基体形成了基于化学成分扩散和材料互混的冶金结合,基材中的Fe元素向熔覆层的迁移量较大。     

TIG熔覆+激光重熔法制备ZrAlNiCu非晶涂层（英文）

为了解决传统激光熔覆非晶方法的不足,进行了TIG熔覆+激光重熔制备非晶涂层的尝试。在对Zr65Ni10Al7.5Cu17.5粉末进行TIG熔覆之后,又对熔覆层进行了激光重熔。TIG熔覆有利于与基材良好的结合、减少裂纹和气孔、有利于熔覆层成分的均匀化,激光重熔又可以提供极快的冷却速度并利于非晶的形成。随后对该涂层进行了微观组织、能谱、相组成、腐蚀性能及显微硬度的分析。整个涂层成分均匀,冶金结合良好,微观组织由晶体与非晶体组成,其中TIG熔覆+激光重熔涂层非晶体所占体积分数高于相同工艺下的传统激光熔覆层;该涂层显微硬度HV较传统激光熔覆层高1330 MPa;腐蚀电位较传统激光熔覆层高0.07 V,腐蚀电流更是降低了10倍以上。     

TIG Cladding + Laser Remelting of ZrAlNiCu Amorphous Coating

为了解决传统激光熔覆非晶方法的不足,进行了TIG熔覆+激光重熔制备非晶涂层的尝试。在对Zr65Ni10Al7.5Cu17.5粉末进行TIG熔覆之后,又对熔覆层进行了激光重熔。TIG熔覆有利于与基材良好的结合、减少裂纹和气孔、有利于熔覆层成分的均匀化,激光重熔又可以提供极快的冷却速度并利于非晶的形成。随后对该涂层进行了微观组织、能谱、相组成、腐蚀性能及显微硬度的分析。整个涂层成分均匀,冶金结合良好,微观组织由晶体与非晶体组成,其中TIG熔覆+激光重熔涂层非晶体所占体积分数高于相同工艺下的传统激光熔覆层;该涂层显微硬度HV较传统激光熔覆层高1330 MPa;腐蚀电位较传统激光熔覆层高0.07 V,腐蚀电流更是降低了10倍以上。     

20#钢激光熔覆-重熔Ni基涂层及其高温磨损行为

应用激光熔覆法,采用镍基NiCrSiB粉末,在20#钢表面制备了熔覆涂层,并用激光重熔涂层。观察了熔覆-重熔层的形貌,检测了其相组成和高温耐磨性能,结果表明:所制得熔覆-重熔层组织均一、致密,与基体形成了良好的冶金结合;经重熔处理后,熔覆层表面的裂纹显著减少;熔覆-重熔层的硬度提高到基体的5倍,高温磨损率约为基体的1/3。熔覆-重熔层耐磨能力的增强除因其与基体形成了良好的冶金结合和硼化物、硼碳化物等析出相的强化作用外,也是重熔减少微裂纹的结果。     

高硬度镍基自熔合金涂层高频感应重熔研究

在碳钢表面通过高频感应重熔工艺制备镍基合金熔覆层.用扫描电镜对熔覆层组织特征进行观察分析,用显微硬度测试仪进行硬度测试,与Ni60氧-乙炔火焰喷焊涂层进行了对比.结果表明:感应重熔工艺质量优良、速度快,并且对基体组织及力学性能无大影响;高频感应重熔后涂层与基体呈冶金结合,在涂层与基体之间形成了扩散转移层;熔覆层组织致密、气孔率小、硬度高.     

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。     

超细WC-10%Co复合粉体的激光熔覆工艺特性

为了研究化学镀法制备的WC-10%Co复合粉体的激光熔覆工艺特性,用体视显微镜和扫描电镜对采用不同激光熔覆工艺参数熔覆复合粉体制备的涂层表面形貌进行观察,探讨了激光熔覆工艺参数对熔覆层与基体结合状况的影响,分析了采用优化工艺制备的复合熔覆层的耐磨性能及其截面组织形貌.研究发现,当激光功率为2.0～2.4 kW、扫描速率为4.1 m/min、光斑直径为3 mm时,制备的WC-10%Co熔覆层与基体形成冶金结合,基体耐磨性能大大改善.     

高频感应熔覆和表面热处理复合工艺制备的Ni-40WC层的性能研究

采用高频感应熔覆和表面热处理的复合工艺在40Cr钢基体上制备了具有40%WC增强的Ni基复合熔覆层。然后利用光学显微镜和X射线衍射对该熔覆层的显微组织和相结构进行分析,并对熔覆层进行显微硬度测试。结果表明,复合熔覆层与基体之间形成了牢固的冶金结合,熔覆层晶粒分布均匀、尺寸更加细小,细化晶粒对硬度有很大影响,能更进一步提高熔覆层的硬度。     

铸铁表面感应加热熔覆Zn的研究

采用快速感应加热技术对铸铁表面锌熔覆的工艺、熔覆层组织、熔覆层与基体之间界面等进行了研究，并用金相显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射仪等对熔覆层及其界面进行了分析。试验结果表明，感应加热熔覆速度快，热影响区小，熔覆层的组织均匀细致，表面光滑平整。由于在熔覆层与界面处锌与铁形成FeZn6.67和FeZn15等Fe—Zn化合物，所以熔覆层与基体之间可以获得结合强度比较高的冶金结合。     

激光熔覆WC增强Ni基复合涂层的研究进展

激光熔覆是一种新型表面改性技术,具有能量密度高、稀释率可控、涂层与基体呈现良好的冶金结合等优点,且快热快冷的特性有利于在基材表面形成具有细小致密组织的涂层,从而获得耐磨耐蚀等优异性能.WC增强Ni基复合涂层因兼具陶瓷材料优异的耐高温、耐磨性和金属材料良好的强韧性,近些年成为激光熔覆研究领域的热点.综述了激光熔覆WC增强...     

Improvement of the oxidation and wear resistance of pure Ti by laser cladding at elevated temperature

NiCrBSi and NiCrBSi/WC-Ni composite coatings were produced on pure Ti substrates by the laser cladding technology. Thermal gravimetric (TG) analysis was used to evaluate the high temperature oxidation resistance of the laser cladding coatings. The friction and wear behavior was tested through sliding against the Si₃N₄ ball at elevated temperatures of 300 °C and 500 °C. Besides, the morphologies of the worn surfaces and wear debris were analyzed by scanning electron microscopy (SEM) and three dimensional non-contact surface mapping. The results show that the microhardness, high temperature oxidation resistance and high temperature wear resistance of the pure Ti substrates are greatly increased. For the pure Ti substrate, the wear behavior is dominated by adhesive wear, abrasive wear and severe plastic deformation, while both laser cladding coatings, involving only mild abrasive and fatigue wear, are able to prevent the substrates from severe adhesion and abrasive wear. In particular, the laser cladding NiCrBSi/WC-Ni composite coating shows better high temperature wear resistance than the NiCrBSi coating, which is due to the formation of a hard WC phase in the composite coating.     

激光熔覆TiC增强FeAl金属间化合物基复合材料涂层磨损性研究

利用激光熔覆技术在1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢表面制得了以TiC为增强相、以FeAl 金属间化合物为基体的耐磨复合材料涂层，研究了激光熔覆。FiC／FeAl复合材料涂层在干滑动磨损条件下的耐磨性能及磨损机制。结果表明：随着载荷和滑动速率的增加，TiC／FeAl金属间化合物基复合材料涂层的磨损速率增加，其磨损机制随着载荷的增加逐渐由磨料磨损向粘着磨损转变；激光熔覆层中TiC体积分数的增加，一方面提高了涂层的磨料磨损抗力，另一方面降低了熔覆层表面与对磨材料之间的粘着倾向，提高了TiC／FeAl涂层的滑动磨损性能。激光熔覆TiC/FeAl金属间化合物基复合材料涂层具有优异的耐磨性能并随TiC体积分数的增加而提高。     

激光熔覆修复报废锻压模具涂层组织及性能研究

采用自配的合金粉末,利用激光熔覆技术,对报废锻压模具进行了修复;利用OM、XRD、摩擦磨损机对熔覆层的组织结构及摩擦磨损性能进行了研究.结果表明:熔覆层与基材实现了良好的化学冶金结合,熔覆层基体相为α-Fe,基体相上分布有结晶析出的Fe_5C_2、Fe_2B、FeSi等相,还有一定量的非晶组织.熔覆层较基材有更好的耐磨损性能.     

钎焊法制备硬质颗粒复合材料的耐磨性和磨损机理

为了提高硬质颗粒复合合金材料的耐磨性并揭示其与界面结合、微观组织及磨损机理之间的关系,本文设计并通过钎焊法,在普通铸钢件表面制得了厚度可达30mm的WC颗粒增强铜基合金覆层,测试分析了上述各种因素对此覆层耐磨性的影响.力学性能测试表明:该覆层与钢母体结合强固,且具有良好的综合性能.SEM观察和能谱分析说明:复合合金层组织由弥散强化铜基合金基体与WC颗粒相组成,且二者形成了强有力的反应性结合.磨料磨损试验证明:该复合合金在二体和三体磨损条件下均有较高的耐磨性,与低合金钢的切削和犁沟变形应变疲劳以及高铬铸铁的切削磨损机理不同,该复合合金与切削及脆性剥落两大磨损机理相对应.     

铬铁原矿粉激光制备高熵合金复合涂层的组织与性能

目的用铬铁原矿粉快速直接制备高熵合金复合涂层,研究其组织结构及性能,提高基体表面硬度和耐磨性。方法采用激光熔覆技术在40Cr钢表面制备高熵合金复合涂层,运用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)及硬度计、磨粒磨损机,分析高熵合金复合涂层不同深度的显微组织、物相结构及力学性能。结果高熵合金复合涂层与基体结合良好,物相结构为简单BCC结构的过饱和固溶体,显微组织为典型胞状和树枝晶组织,且原位自生形成的细小碳化物颗粒强化相弥散分布于基体。深度为0.1 mm时,复合涂层的显微组织形貌最细小,且存在一定程度的成分偏析。复合涂层显微硬度平均为6.48 GPa,为基材40Cr钢的2倍以上。高熵合金复合涂层不同深度的磨损率均低于基体的磨损率,且随着深度的增加,磨损率逐渐升高,当深度为0.1 mm时,磨损率最低,为0.17 mg/mm2,耐磨性最好。结论以铬铁原矿粉为掺杂组元,采用激光熔覆技术成功制备出掺杂原位自生颗粒强化相的高熵合金复合涂层,显著提高了基体表面硬度和耐磨性。     

钛合金表面激光熔覆陶瓷涂层的研究进展

针对钛合金在实际应用过程中存在硬度低、耐磨性差、高温易氧化以及生物活性低等问题,国内外学者利用陶瓷材料较高的硬度、优异的耐磨性和高温抗氧化性能的特点,以及激光熔覆技术可以实现涂层与基材的冶金结合,较高的冷却速率使涂层内部晶粒得到细化的优势,开展了钛合金表面激光熔覆陶瓷涂层的广泛研究。首先简要概括了钛合金表面激光熔覆陶瓷材料的特点,介绍了在激光熔覆过程中常见的陶瓷材料以及所具备的特殊性能。从陶瓷涂层制备方式和陶瓷材料体现的功能两个方面,综述了国内外的研究特点、现状和进展。对比分析了激光制备纯陶瓷涂层、激光制备陶瓷与金属合金复合涂层、激光原位合成陶瓷复合涂层、激光制备陶瓷梯度涂层的优缺点。介绍了在钛合金表面激光熔覆耐磨涂层、高温抗氧化涂层、耐蚀涂层和生物涂层的进展,分析了陶瓷材料在提高相关性能时所发挥的作用。最后针对钛合金表面激光熔覆陶瓷材料存在的问题,对钛合金表面激光熔覆陶瓷涂层未来的发展趋势进行了讨论与展望。     

42CrMo钢表面激光熔覆颗粒增强Co基涂层的组织与性能

为改进矿用截齿的耐磨性能,使用激光熔覆技术在截齿用42CrMo钢基体表面制备Co基复合涂层,并分析涂层的微观组织、硬度和耐磨性。结果表明,熔覆层形貌良好且与基体呈冶金结合。在激光作用下,WC颗粒发生溶解并与多种元素发生反应,熔覆层主要由γ-(Co, Fe)和碳化物组成。熔覆层组织呈梯度变化,过渡区组织为平面晶、枝状晶和柱状晶,熔覆区组织则为等轴枝晶和均匀分布的富W、Ti的碳化物颗粒。熔覆层平均显微硬度为995 HV,远高于基体(328 HV),同时热影响区的硬度也大幅提高。在相同的磨损条件下,熔覆层摩擦因数较低,体积磨损量仅为基体的13.5%。在摩擦过程中,弥散分布的细小碳化物颗粒逐渐凸起并起到承担载荷和抵抗磨损的作用,使熔覆层具有良好的耐磨性,磨损机制为轻微磨粒磨损。激光熔覆技术制备的颗粒增强Co基涂层,组织致密,性能良好,能显著地提高42CrMo钢的表面硬度和耐磨性。     

离焦量对MoS2改性Fe-Cr-Mo-Si合金涂层组织与性能的影响

采用激光熔覆技术在40Cr钢基材上制备了MoS₂改性的Fe-Cr-Mo-Si合金复合涂层,研究了离焦量对复合涂层的宏观形貌、微观组织、显微硬度及耐摩擦磨损性能的影响。结果表明,随着离焦量的增大,复合涂层表面越光滑平整,复合涂层与基材间冶金结合越好;复合涂层上部为细小的等轴晶,中部为树枝晶,底部为垂直熔合线生长的柱状晶及平面晶,等轴晶晶粒尺寸随离焦量增大而减小;随着离焦量的增大,复合涂层硬度值随之增大,离焦量为2 mm时复合涂层上部显微硬度值最高,达696.1 HV0.5,约为基材(230.6 HV0.5)硬度的3倍;在相同磨损工况下,复合涂层平均摩擦因数及磨损量随离焦量增大而减小,在离焦量为2 mm时具有最小磨损量0.010 g,仅为Fe基涂层磨损量的21.7%;复合涂层磨损机制为磨粒磨损和粘着磨损,随着离焦量的增大,复合涂层表面磨损程度越小,耐磨性能越好。     

面向盾构机密封跑道修复的激光熔覆Fe基涂层制备工艺

为探究激光熔覆再制造修复工艺对盾构机密封跑道磨痕的修复效果,采用送粉式激光熔覆工艺在42CrMo钢基体表面制备了Fe55铁基自熔合金涂层。基于L₁₆(4³)正交试验探究了激光功率、熔覆速率和搭接率对涂层表面形貌、横截面特征参数、稀释率、显微组织、硬度的影响规律和作用机理。极差分析表明,稀释率随激光功率和熔覆速率的增加均呈上升趋势,其中激光功率对涂层硬度影响最大,最大涂层硬度约为基体硬度的2.15倍。Fe55涂层的摩擦因数较基体明显降低,涂层耐磨性优良,其磨损体积较基体降低1.09×10^-2 mm³,主要磨损机制为磨粒磨损和疲劳磨损。