激光重熔对Ni-WC涂层组织与开裂的影响

利用火焰喷涂的方法在45钢基体上制备了Ni-WC涂层,并对涂层进行激光重熔处理。通过扫描电镜、能谱仪、XRD分析了其界面结合界面组织的生长形态、元素及残余应力分布特性。结果表明,经激光重熔后,涂层变得致密,且涂层与基体发生相互扩散;激光重熔后WC颗粒部分烧损,获得了WC颗粒均匀分布的涂层,实现了涂层与基体界面良好的冶金结合;火焰喷涂制备的涂层为拉应力,会导致微裂纹扩展,而激光重熔处理后的涂层则表现为压应力,使涂层表面裂纹产生闭合效应。     

复合制备Ni基合金涂层的组织结构及性能演变特征

采用超音速等离子喷涂技术在45#钢基体上制备Ni60合金涂层,对预制的涂层分别进行高频感应重熔和感应重熔+强制冷却处理。借助OM、SEM、XRD、显微硬度计和销盘式摩擦磨损试验机对3种涂层的组织结构、显微硬度分布及摩擦磨损性能进行分析,研究Ni60合金涂层组织结构及其性能的演变特征。结果表明:3种涂层组织结构差异较大,单纯感应重熔涂层使喷涂涂层组织结构细密化,感应重熔+强制冷却的涂层形成了外延型生长的定向晶结构。喷涂涂层硬度自内向外呈明显下降趋势,而后续处理的2种涂层均表现为自内向外略为增加趋势,导致喷涂涂层尽管有较高的平均硬度,但表层硬度低于其他2种涂层。3种涂层均有很好的耐磨性能,但后续处理使涂层的摩擦系数明显增大,耐磨性能显著增强,尤其附加强制冷却的涂层表现出更加优异的耐磨性能,其平均磨损率分别低于喷涂涂层约8.5倍和单纯感应重熔涂层约2倍。     

激光重熔对火焰喷涂CrFeAlTi涂层组织与性能的影响

利用火焰喷涂技术在中国低活化马氏体(CLAM)钢表面制备了CrFeAlTi涂层,然后通过5 kW横流CO_2激光器对该涂层进行多道搭接重熔处理。分别采用体视显微镜、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计、摩擦磨损试验机以及基体拉伸试验等分析测试手段对重熔前后涂层显微组织、物相组成、显微硬度、耐磨性能以及界面结合强度进行了研究。试验结果表明:激光重熔处理消除了火焰喷涂CrFeAlTi涂层的层状组织结构、孔洞、裂纹等缺陷,使涂层表面光滑、平整,内部组织致密、均匀,与基体形成了良好的冶金结合界面。火焰喷涂涂层表层物相主要为Al_2O_3、TiO、CrO_(0.87)、AlFeO_3、Cr_3C_2和Fe-Cr,激光重熔后涂层表层主要物相为Al_2O_3、TiO_2、(Al_(0.948)Cr_(0.052))_2O_3和Cr_7C_3。激光重熔涂层的平均硬度约为1864.2 HV0.2,比火焰喷涂涂层提高了约1倍。激光重熔涂层在室温干滑动摩擦条件下的耐磨性能明显优于火焰喷涂涂层与基体CLAM钢。激光重熔后涂层与基体的界面结合强度显著提高。     

重熔对NiCrBSi涂层组织及高温耐磨性能的影响

目的改善Ni Cr BSi涂层的组织及高温耐磨性能。方法采用等离子喷涂在45号钢基体上制备Ni Cr BSi涂层,并用氩弧对其进行重熔处理。利用扫描电子显微镜、能谱仪和X射线衍射仪对喷涂层与重熔层的形貌、微观组织、成分与物相进行分析。采用显微硬度仪与纳米压痕仪测试涂层的硬度、弹性模量,并计算出涂层的断裂韧性。通过室温、300℃、500℃的摩擦磨损试验评价和比较喷涂层与重熔层的耐磨性能。结果重熔层各元素分布较均匀,主要由γ-(Fe,Ni)、Cr2B、Mn5Si2和α-Fe等物相组成。重熔层由喷涂层的层状结构转变为致密的铸态组织,孔隙率由7.2%降低至0.4%,重熔层与基体之间形成了冶金结合。涂层重熔后硬度由724HV降低至608HV,但是弹性模量与断裂韧性分别由161.15 GPa和0.63 MPa·m~(1/2)提高至195.92 GPa和7.18 MPa·m~(1/2)。结论重熔处理改善了涂层的组织,使得重熔层在室温、300℃、500℃的耐磨性能均优于喷涂层。随着温度的升高,喷涂层氧化脱落越来越严重,而重熔层无明显氧化脱落。     

激光重熔对电弧喷涂Ni-5Al涂层结合强度的影响

文中采用双丝电弧喷涂分别对6061-T6铝合金和Q235钢喷涂Ni-5Al涂层,采用不同的激光重熔工艺对Ni-5Al涂层表面进行处理.结果表明,对于6061-T6铝合金电弧喷涂Ni-5Al涂层表面激光重熔处理,涂层与基材的结合强度没有得到明显提高,而对于Q235钢电弧喷涂Ni-5Al涂层表面激光重熔处理,涂层与基材的结合强度得到明显提高,最高提高48.5％.     

热喷涂层碳弧重熔处理

用自制的碳弧重熔设备,对喷涂在A3钢表面的Ni60和Fe60自熔合金涂层进行重熔处理。结果表明：碳弧重熔处理对基体的热影响小,熔敷层均匀致密;用此工艺可对大面积涂层进行重熔处理。分析了熔敷层的组织结构和相组成。     

火焰喷熔Ni60合金涂层耐磨粒磨损性能的研究

利用氧-乙炔焰喷涂后重熔Ni60涂层，通过磨粒磨损试验，在相同的试验条件下，比较了N80钢和Ni60火焰喷涂后重熔涂层的耐磨粒磨损性能。利用扫描电镜分析涂层的组织结构，利用X射线衍射仪分析涂层中的硬质相。磨损试验结果表明，喷涂后重熔的Ni60涂层的耐磨性优于N80钢的耐磨性。     

重熔等离子喷涂层的裂纹形成原因与对策分析

采用等离子喷涂技术,在45号钢基体上制备了镍基涂层,然后对涂层进行了钨极氩弧(TIG)重熔处理,之后采用扫描电镜对重熔涂层进行了组织形貌观察,并对裂纹进行了EDS能谱分析。结果表明,重熔电流对重熔层裂纹倾向有明显影响,当电流为50 A,重熔层成型良好,内部没有裂纹,当电流增加到60 A和90 A时,裂纹越来越显著;此外,EDS能谱结果表明,裂纹中存在较多的B,Si元素;在此基础上,分析了裂纹的形成原因并提出了解决措施。     

重熔等离子喷涂层的裂纹形成原因与对策分析北大核心

采用等离子喷涂技术,在45号钢基体上制备了镍基涂层,然后对涂层进行了钨极氩弧(TIG)重熔处理,之后采用扫描电镜对重熔涂层进行了组织形貌观察,并对裂纹进行了EDS能谱分析。结果表明,重熔电流对重熔层裂纹倾向有明显影响,当电流为50 A,重熔层成型良好,内部没有裂纹,当电流增加到60 A和90 A时,裂纹越来越显著;此外,EDS能谱结果表明,裂纹中存在较多的B,Si元素;在此基础上,分析了裂纹的形成原因并提出了解决措施。     

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。     

H13钢基体表面热障涂层的制备与性能研究

为了提高液芯大压下轧机轧辊的使用寿命,采用等离子弧喷涂方法在轧辊材料H13钢表面制备了厚度约为0.3 mm的氧化锆热障涂层,并对其进行激光重熔处理。利用扫描电镜(SEM)观察了等离子弧喷涂热障涂层和激光重熔涂层的涂层形貌和微观结构,同时对二者的结合强度和显微硬度进行了比较分析。结果表明,激光重熔涂层的硬度和结合强度明显优于等离子弧喷涂涂层,在提高轧辊使用寿命方面有着很好的前景。     

不同方法制备NiCrBSi涂层的结构与摩擦学性能

采用氧-乙炔火焰喷涂、高频感应重熔和高频感应熔覆技术分别在45钢基体上制备3种NiCrBSi涂层。利用金相显微镜、场发射扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和显微硬度计等测试了涂层的显微组织及性能;采用CETR摩擦磨损试验机考察了3种涂层在干摩擦条件下的滑动磨损性能。结果表明:火焰喷涂层与基体间的结合为机械结合,其内部以γ-Ni为主,硬质相较少,涂层孔隙率高;经过感应重熔处理之后,涂层与基体间结合方式由机械结合变为冶金结合,涂层内硬质相含量增加,孔隙率降低。高频感应重熔层与高频感应熔覆层物相相似,主要由γ-Ni、Cr7C3、Cr23C6和CrB等组成,涂层与基体呈良好的冶金结合,硬质相分布均匀。感应重熔层与感应熔覆层耐磨性相当,均优于普通火焰喷涂层。     

重熔处理对高硅铝涂层组织和性能的影响

为了提高铝合金表面的耐磨性能,在A356铝合金表面通过等离子喷涂技术制备了高硅铝涂层,并采用钨极氩弧(TIG)工艺对该涂层进行了重熔处理。使用金相显微镜、XRD、SEM和MM-200磨损试验机等对喷涂层和重熔层的组织和性能进行对比分析测试。结果表明:制备高硅铝涂层可显著提高A356铝合金表面的硬度和耐磨性;而采用TIG重熔工艺对高硅铝涂层进行重熔处理可以有效地减少喷涂层内部的缺陷,使喷涂层和基体之间的结合方式由机械结合变为冶金结合,涂层的硬度和耐磨性也能获得少许提升。     

激光重熔对Fe基非晶合金涂层抗冲蚀性能的影响

采用YAG脉冲激光器对电弧喷涂Fe基非晶涂层进行激光重熔处理。通过X-ray、SEM、冲蚀磨损和硬度测量仪等检测手段,研究非晶合金涂层在重熔后的组织结构、硬度和抗冲蚀性能的变化。结果表明:电弧喷涂铁基非晶合金在激光重熔后发生晶化,重熔层非晶含量随功率升高而降低。激光重熔基本消除了非晶涂层的层状结构、残余的气孔和裂纹,平整了涂层表面,提高了涂层韧性,显著改善了涂层的抗冲蚀性能。对喷涂1层的非晶涂层进行重熔时,重熔层的冲蚀磨损量约为喷涂层的1/10,约为基体Q345的1/5。对喷涂5层的非晶涂层进行重熔时,选择0. 1 kW低功率有利于获得较好的抗冲蚀性能。当涂层较厚而激光重熔未熔透时,涂层内应力会随激光功率增大而升高,并导致涂层开裂。当5层非晶涂层被熔透时,抗冲蚀性能显著提高。     

感应重熔和激光重熔合成FeCrMnAlCu高熵合金涂层组织与性能

采用冷喷涂辅助感应重熔和冷喷涂辅助激光重熔2种方法分别在45#钢表面制备FeCrMnAlCu高熵合金涂层。对高熵合金涂层的相组成、显微组织、硬度、耐磨性能进行表征与检测,研究2种工艺对涂层耐磨性能的影响。结果表明：2种工艺合成的FeCrMnAlCu高熵合金涂层均由体心立方（bcc）和面心立方（fcc）相组成,涂层组织致密,元素分布均匀。涂层微观组织均为树枝晶+枝晶间组织,枝晶区主要由Mn、Cr和Fe元素构成,枝晶间主要为Cu,Al元素均匀地分布在枝晶和枝晶间。冷喷涂辅助感应重熔合成的FeCrMnAlCu高熵合金涂层中bcc晶格应变大于激光重熔合成的高熵合金涂层的晶格应变。冷喷涂辅助感应重熔合成FeCrMnAlCu高熵合金涂层的显微硬度是冷喷涂辅助激光重熔合成涂层硬度的1.2倍,是45#钢基体硬度的3.5倍。FeCrMnAlCu高熵合金涂层在摩擦过程中主要以磨粒磨损为主,采用冷喷涂辅助感应重熔合成的FeCrMnAlCu高熵合金涂层具有良好的耐磨性能,其磨损率比冷喷涂辅助激光重熔合成涂层的磨损率降低29%。     

氧化锆热障涂层在液芯大压下轧机轧辊上的应用

利用有限元软件ABAQUS对热力耦合作用下热障涂层对液芯轧机轧辊应力场、温度场的影响进行分析;采用等离子喷涂方法在轧辊材料H13钢表面制备厚度0.5mm的氧化锆热障涂层,并对其进行激光重熔处理,研究等离子喷涂热障涂层和激光重熔涂层的硬度、抗热冲击性能。结果表明,热障涂层能有效降低轧辊表面温度和等效应力,缓解热冲击效应,延长轧辊使用寿命;相对于等离子喷涂涂层,激光重熔涂层具有更大的硬度和更好的抗热冲击性能,在提高轧辊使用寿命方面有着更好的前景。     

重熔处理对NiCrBSi涂层接触疲劳性能的影响

采用超音速等离子喷涂技术在45号钢基体上制备了NiCrBSi合金涂层,随机挑选一半试样使用热处理炉进行重熔处理。使用球盘式接触疲劳试验机对涂层进行了接触疲劳试验,建立Weibull失效概率图,比较了重熔前后两种涂层接触疲劳寿命的演变规律及涂层主要的疲劳失效模式。使用扫描电子显微镜对涂层的微观结构和失效形貌进行了表征。结果表明,重熔处理能够增强涂层与基体的结合强度,提高涂层的致密度,同时使涂层的主要失效模式由分层失效转变为剥落失效,显著提高了涂层的接触疲劳寿命,降低涂层寿命的分散程度。     

激光功率对WC颗粒增强铁基复合涂层摩擦学性能的影响

利用激光重熔工艺对在45钢表面预置的Fe基复合陶瓷涂层进行处理,探讨了不同激光功率(600 W、800 W和1000 W)的重熔处理对涂层组织及摩擦学性能的影响。结果表明,激光重熔使涂层与基体间发生了元素转移;得到了内聚强度更高的复合涂层;不同激光功率下涂层的显微硬度与耐磨性均远高于等离子喷涂Fe基复合陶瓷涂层,其中激光功率为800 W时的Fe基复合陶瓷涂层的显微硬度最高,耐磨性能最好。硬质陶瓷相WC颗粒、纳米级Si C颗粒及其原位生成的化合物Fe Si、Si C及M_7C_3起到了弥散强化作用,改善了涂层磨损特性,从而提高了涂层的耐磨性能。     

热输入对感应重熔Ni60合金涂层组织与性能的影响

采用氧乙炔火焰喷涂技术在45圆柱钢基体上制备Ni60合金涂层,然后在不同的加热功率条件下对涂层进行中频感应重熔处理。通过扫描电镜、能谱仪、显微硬度计和磨损实验机等研究了热输入对重熔涂层的组织结构、元素分布、显微硬度及耐磨性能的影响。结果表明:当加热功率为21 kW时,涂层与基体在界面处为机械结合,涂层孔隙多、组织疏松;随着加热功率增大至28 kW,涂层和基体间形成冶金结合,组织致密、均匀,界面处部分元素扩散迁移后呈梯度分布形式;加热功率继续增大至35 kW时,界面处形成的冶金白亮带变宽,但涂层表面出现合金流淌现象、表面凹凸不平。热输入变化对重熔涂层截面显微硬度及表面耐磨性产生了明显的影响。加热功率为28 kW的重熔涂层的显微硬度、耐磨性最好。     

激光重熔对电弧喷涂含非晶相铁基涂层性能的影响

目的提高电弧喷涂含非晶相Fe基涂层的抗冲蚀及耐腐蚀性能。方法采用YAG脉冲激光器对电弧喷涂含非晶相Fe基涂层进行激光重熔处理。通过X-ray、SEM、冲蚀磨损和电化学等检测手段,研究该涂层重熔后的组织结构、冲蚀磨损性能和耐腐蚀性能。结果电弧喷涂含非晶相Fe基涂层经激光重熔后发生了晶化,并随着功率的增加,非晶含量降低,硬度也降低。重熔后,涂层与基体的结合方式由之前的机械咬合转变为冶金结合,涂层的致密度明显提高,组织缺陷减少。与喷涂层相比,0.3k W激光重熔涂层的抗冲蚀性能在30°攻角下可提高3倍,在90°攻角下可提高将近6倍。重熔层的冲蚀磨损机制在低冲角时以显微切削为主,高冲角时则以挤压破碎为主。随着激光功率的增加,重熔涂层的抗冲蚀性能降低。同时,在3.5%NaCl溶液中,重熔层的耐蚀性能随重熔激光功率的提高而提高,并且重熔层的腐蚀电流密度比喷涂层明显降低。结论激光重熔不但改善了电弧喷涂含非晶相Fe基涂层与基体间的结合状态,同时也增强了涂层的耐蚀和耐磨性能,是一种有效提升涂层性能的后处理工艺。