激光熔覆FeCoCrNiCux高熵合金涂层的显微组织和摩擦性能

利用激光熔覆技术制备了FeCoCrNiCu_x(x=0,0.5,1)高熵合金涂层,系统地分析了不同Cu含量涂层的微观组织、摩擦性能与磨损机制。结果表明：制备的FeCoCrNiCu_x高熵合金均为单一FCC相固溶体,并存在Cr、Ni(x=0)和Cu(x=0.5,1)偏析。室温下,三种涂层的摩擦因数均略高于基材的;FeCoCrNiCu涂层的加工硬化作用和延展性的提升使得其磨损率相较基材有显著下降。600℃下,FeCoCrNiCu_0.5和FeCoCrNiCu涂层的摩擦性能均有显著提升;FeCoCrNiCu_0.5涂层形成了平整致密的氧化层使得涂层磨损率仅为1.29×10^-4 mm³/N·m;FeCoCrNiCu涂层形成了由硬质氧化物和高韧性合金构成的机械混合层,使得涂层表现出较好的减摩耐磨性能,其摩擦因数仅为0.24。     

激光熔覆CoCrFeNiSix高熵合金涂层的组织与性能

为了探究Si元素含量对CoCrFeNiSi_x(x=0.5,1.0,1.5)高熵合金涂层的组织与性能的影响,采用激光熔覆技术制备高熵合金涂层,通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪、显微硬度仪、摩擦磨损试验机、电化学工作站等表征了涂层的物相组成、微观组织以及元素分布、硬度值、耐磨性能和耐腐蚀性能. 研究表明,随着Si元素的含量增加,合金物相由单相面心立方结构转变为面心立方结构、Si元素化合物(σ)相结构,最后形成面心立方结构、体心立方结构和σ相混合结构.涂层的组织主要由柱状晶转变成树枝晶,最后形成胞状晶;同时,涂层的硬度不断提高,当Si含量为1.5时,涂层的平均硬度值达到最高,为619.04 HV0.2,约为基体的2.67倍.涂层的磨损量、摩擦系数随着Si含量的增加而减少,耐磨性能显著提高.涂层在3.5%NaCl溶液中腐蚀性能随着Si含量的增加先增加后降低,当Si含量为1.0时,涂层的耐腐蚀性能最优.     

激光熔覆FeCrNiMo-WC复合涂层的组织与耐磨性能

采用激光熔覆技术在Q235钢表面制备了WC陶瓷颗粒增强FeCrNiMo-WC多主元合金复合涂层。通过相组成分析、显微结构表征、力学性能测试和摩擦磨损实验等研究了WC含量对涂层组织和耐磨性能的影响。结果表明：涂层主要物相除了FCC+WC以外,还存在网状的共晶组织,由FCC与M₆C碳化物相呈层片状交替分布,片层间距约100 nm;随着WC含量的增加,共晶组织体积分数增加,涂层逐渐形成共晶组织+WC陶瓷颗粒的微观组织结构;WC陶瓷颗粒的加入显著提高了涂层的硬度和耐磨性,当WC含量为40 mass%时,涂层硬度为55.9 HRC,此时涂层耐磨性能最好,最小体积磨损率为2.17×10^-5 mm³/(N·m)。涂层中大颗粒WC以及软硬交替的FCC+M₆C共晶体,协同提高了涂层的硬度和强韧性。同时M₆C相具有减磨作用,使得涂层摩擦系数逐渐降低,磨损失效形式由粘着磨损向磨粒磨损过渡。     

激光熔覆陶瓷涂层的组织和性能的研究现状

激光熔覆陶瓷涂层技术是一项新兴的高新技术。该技术利用高能密度的激光束实现金属基体与表面陶瓷层的冶金结合，从而使金属表面获得高的耐磨性、耐热性、耐高温和抗氧化性等综合性能。1激光熔覆陶瓷涂层的组织1．1陶瓷涂层材料和基体材料按组成不同，陶瓷分为氧化物和非氧化物两大类。常用氧化物陶瓷有Al2O3、ZrO2等。非氧化物陶瓷主要是由金属、类金属与C、N、B、Si等元素组成的化合物。陶瓷还可按功能分类。在热功能方面，耐热性较好的有AI刃3、MgO、ZtOZ、TIN等；绝热性较好的有SIO。、AI刀3、SIOZ、AI刀3等。在力学性能方…     

激光熔覆镍基合金涂层组织结构研究

采用扫描是镜、Ｘ射线衍仪及高分辨透射电镜，研究了激光熔覆Ｎｉ、Ｃｒ、Ｂ、Ｓｉ高温合金涂层的组织结构，结果表明，得到的熔覆层为细化的树枝晶，由γ相与硼化物等的多元共晶组成。Ｘ射线分析测得平均点阵常数为３．５７２人。界面与基材形成稀释度很低的冶金结合。同时分别给出γ基体相「０１３」晶带和硼化物「０１０」晶带的电子射谱，以及界面高分辨象。     

TiAl合金激光熔覆金属硅化物复合材料涂层组织研究

利用预涂NiCr-Si复合粉末对TiAl合金进行激光熔覆处理，分析了涂层的显微组织及其形成机理，并讨论了显微组织与预涂合金粉末成分的关系。结果表明：涂层的显微组织由初生块状Ti5Si3相及点状γ-NiCrAl／TiSi共晶组织组成，随着预涂合金粉末中Si含量的增加，涂层中初生Ti5Si3块状相的体积分数增大，显微硬度提高，涂层与基体之间为良好的冶金结合。     

激光熔覆CoCrFeNiSix高熵合金涂层的组织与性能

为了探究激光熔覆工艺对高熵合金组织和性能的影响,使用激光熔覆技术在Q235基材表面制备不同熔覆工艺下的高熵合金涂层. 利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪等对高熵合金涂层进行显微组织形貌的观察及物相分析;利用显微硬度计、摩擦磨损试验机对涂层的硬度及耐磨性进行研究. 结果表明,宏观形貌上,扫描速度一定时,激光功率增大,涂层宽度增加,涂层表面更加平整; 激光功率一定时,扫描速度增加,熔覆层的宽度减小,相结构主要由体心立方(BCC)和面心立方(FCC)组成,扫描速度的增大或激光功率的降低,涂层中的晶粒变细小,且部分区域的胞状晶有向树枝晶生长的趋势,涂层硬度明显高于基材,最高可以达到553 HV,耐磨性要优于基体.     

激光熔覆FeCrNiCoMnBx高熵合金涂层的组织结构与性能

采用激光熔覆技术制备FeCrNiCoMnB_x高熵合金涂层,研究了硼含量对激光熔覆FeCrNiCoMnB_x高熵合金涂层的组织结构、硬度和摩擦磨损性能的影响,以及硼化物中层错形成机制。结果表明:涂层均由简单fcc结构固溶体和硼化物两相组成。当硼含量x≤0.75时,生成的硼化物以(Cr,Fe)_2B相为主;而当硼含量x=1时,生成大量的(Fe,Cr)_2B相。随着硼含量的增加,涂层中的硼化物含量增加,硬度增大,耐磨性能增强。硼化物(Fe,Cr)_2B相在(110)面存在大量堆垛层错。硼化物中的层错是(Fe,Cr)_2B相通过(110)面的层错(滑移距离为1/4[111])方式而向(Cr,Fe)_2B相转变而产生。     

合金组元与含量对激光熔覆高熵合金涂层的影响研究综述∗

高熵合金被视为是近年来合金化理论的一次创新,打破了传统合金以一种或两种金属元素为主元的设计理念,将合金设计体系扩展到以五种及以上元素为主元的领域,由于能够组成高熵合金的元素种类繁多且含量可调,所以具有巨大的开发潜力。 激光熔覆技术作为一种先进的新型材料表面改性技术与装备维修技术,与高熵合金结合,可为该合金材料的应用开辟出新的空间。 通过对现有研究梳理,归纳总结激光熔覆高熵合金涂层的耐腐蚀性能、硬度与摩擦磨损性能以及抗高温氧化性能的性能强化机理;概括分析常见高熵合金的组成元素及其含量变化,对激光熔覆技术制备合金涂层组织结构和性能的影响,为高熵合金涂层组元的选取提供借鉴参考。 最后指出激光熔覆高熵合金涂层在当前研究中的不足与仍需深入研究的问题,展望了高熵合金的应用前景与未来的研究方向。 系统梳理 Al、Ti、Nb、Mo、Ni、Si、B、C 等合金化元素对激光熔覆技术制备高熵合金涂层组织结构和性能的影响规律和作用效果,为激光熔覆高熵合金涂层的合金分成设计提供理论指导。     

激光熔覆Fe-Al复合涂层组织及性能研究

采用粉末预置法,在Q235钢表面激光熔覆Fe-Al复合涂层。采用SEM、XRD等方法分析了涂层的显微组织和物相结构,研究了不同激光工艺参数对涂层显微硬度和耐磨性的影响。结果表明,在优化工艺参数下,涂层与基体形成了良好的冶金结合,组织均匀细密,涂层中含有Al2O3硬质颗粒相及金属间化合物Fe3Al,其硬度和耐磨性得到提高。     

Ti掺杂对Cr-Fe合金粉激光熔覆层组织与性能的影响

采用CO2激光加工机,在Q235钢基体表面预涂覆加入不同Ti含量(1%~4%)的高碳Cr-Fe合金粉,制备熔覆涂层。采用OM、XRD及硬度测试、耐磨测试、腐蚀性能测试等手段,研究了Ti掺杂对涂层组织性能的影响。结果表明,加入Ti减小了熔覆涂层初生碳化物尺寸,使组织均匀细化,物相为α-Fe、CrFe、(Cr,Fe)7C3、Cr7C3、TiC和Cr23C6。当加入Ti量为2%时,涂层表面平均硬度达到最高917.8 HV0.2,磨损率为0.491 mg·mm-2,自腐蚀电流密度最小,为517.6μA·cm-2。     

合金元素对铁基激光熔覆涂层显微组织和相结构形态的影响

利用CO2激光在45钢表面熔覆制备铁基合金涂层,研究4种合金元素对改变涂层组织形态以及枝晶间碳化物形状的影响规律.结果表明,随着V,Nb,Ti元素和稀土氧化物CeO的依次加入,熔覆涂层原柱状晶形态逐渐改变为柱状树枝晶,最后转变为无明显柱状晶方向性的树枝晶;在激光熔覆涂层中,同时添加V,Nb元素,涂层枝晶间的连续长条状碳化物被打断成块状;同时添加V,Nb,Ti元素和稀土氧化物CeO,涂层枝晶间的碳化物被球化.通过改善涂层树枝晶组织形态以及球化枝晶间碳化物,涂层的抗拉强度和断后伸长率明显提高,涂层的强韧性显著增加.     

扫描速度对半导体激光熔覆钴基合金涂层组织与性能的影响

采用2 kW半导体激光器在304不锈钢表面进行同轴送粉的激光熔覆Co基合金试验。通过扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）研究了不同扫描速度下熔覆层的显微组织和相结构;采用显微硬度计、摩擦磨损试验机和气蚀装置分别测试了不同扫描速度下熔覆层的显微硬度、耐磨性与抗气蚀性能。结果表明,不同激光扫描速度下合金涂层皆无裂纹与气孔,随着扫描速度增加,合金涂层的硬度、耐磨性能与抗气蚀性能则先增强后降低,在激光扫描速度为900 mm/min时,合金涂层具有较好的硬度、耐磨性和抗气蚀性能。     

TiB2对Ni基合金激光熔覆层组织与性能的影响

采用5 kW CO2激光器在低碳钢表面熔覆Ni基合金层及TiB2/Ni基合金金属陶瓷涂层,研究了两种涂层的组织、显微硬度以及滑动磨损特性.结果表明,Ni基合金层主要组成相为γ-(Ni,Fe),Cr23C6等,TiB2/Ni基合金复合涂层组成相主要有γ-(Ni,Fe),Ni3B,TiB2和TiC等;Ni基合金层由发达γ-(Ni,Fe)枝晶和其间共晶组织所组成,TiB2/Ni基合金复合涂层典型组织为等轴固溶体以及其间细小共晶组织;TiB2对熔覆层的组织有显著的影响,使熔覆层组织细化,并由树枝晶转变为等轴晶;加入TiB2可显著提高Ni基合金涂层的显微硬度及耐磨性能.     

TiO2对高硬度镍基合金激光熔覆层组织的影响

在45钢表面进行了对高硬度镍基合金粉末添加TiO2的激光熔覆试验。利用扫描电镜、电子探针和X射线衍射仪对激光熔覆层的显微组织进行了分析，测试了熔覆层的显微硬度。结果表明，G112 (质量分数，％)4TiO2涂层组织由细小的树枝状或花朵状碳、硼化物多元共晶体 细小颗粒相 韧性基体相组成，加入适量的TiP2，能够均匀细化涂层组织，抑制涂层中粗大的块状脆性相的产生，提高涂层中韧性相成分分数，降低涂层的裂纹敏感性，且涂层的硬度分布均匀，平均硬度750HV0．3。     

退火处理对激光熔覆FeCoCrNiB/SiC高熵合金涂层组织与性能的影响

采用激光熔敷技术在45号钢表面制备不同SiC含量的FeCoCrNiB/SiC高熵合金涂层。研究退火温度对FeCoCrNiB/SiC涂层组织结构、硬度和耐磨性的影响。结果表明：未加SiC时,涂层由简单FCC固溶体和柳叶状Cr2B相组成。加入SiC后涂层中基体仍然为简单FCC固溶体,但基体内部出现了条状碳化物M7C3和方块状硼化物Fe2B。随着SiC添加量的增加,FeCoCrNiB/SiC涂层析出碳化物和硼化物颗粒尺寸显著变小,碳化物含量逐渐增多,涂层硬度和耐磨损性显著提高。FeCoCrNiB/SiC涂层经过高温退火后相结构较稳定,但组织有一定程度的粗化。添加10wt%SiC的涂层在900 ℃高温退火后硬度下降仅4 %,具有良好的抗高温软化特性。添加SiC颗粒改变了FeCoCrNiB涂层的磨损机制,抑制了涂层的氧化磨损。FeCoCrNiB/SiC涂层经900 ℃高温退火后仍保持良好的耐磨损性能。     

激光熔覆高铬铁基合金的组织形成机制及对显微硬度的影响

采用2 kW光纤碟片激光器在3Cr13不锈钢刀具表面进行同轴送粉激光熔覆高铬铁基合金,以提高刀刃的硬度.通过SEM,EDS,EPMA,XRD分析了熔覆层的显微组织及相组成,采用显微硬度仪进行了硬度测试.结果表明,在凝固的过程中,成分过冷和散热速度的不同,组织大致分为枝晶区、细晶共晶区、粗晶区三个区域,各区域内均分布有（Fe,Cr）₇C₃,可增加熔覆层的硬度和耐磨性.由于各区域内晶粒的大小不同,使得熔覆层内硬度呈阶梯分布.Ni元素的加入,促进熔覆层中基体奥氏体化,在刀具使用过程中可对高硬度的碳化物起韧性缓冲作用,从而保证了熔覆层的综合力学性能.     

Effect of Nb addition on microstructure and properties of laser cladding NiCrBSi coatings

NiCrBSi coatings with different Nb additions have been prepared by laser cladding. The microstructure, phase composition, hardness, and wear resistance of the coatings were studied by scanning electron microscopy (SEM), electron probe microanalyser (EPMA), X-ray diffraction (XRD), microhardness tester and M-200 wear tester. The results show that the phases in the NiCrBSi coating without Nb addition include γ-Ni, Cr₂₃C₆, Cr₇C₃, Ni₃B, Ni₃Si₂ and CrB. The NbC phase appears in coatings after the addition of Nb element. When the addition of Nb is 2?wt-%, the NbC particles with a size of about 1.2?μm were found in the coating, and the amount of NbC is about 1.8?vol.-%. With the increase of Nb addition, the size and amount of NbC in the coatings also increased. When the addition of Nb is 6?wt-%, the size of NbC is about 2.3–6.1?μm and the morphology of NbC changed from particle to quadrangular and petaloid shaped. In addition, when the addition of Nb is 2?wt-%, the hardness and wear resistance of the coating are the best, and the wear resistance of the coating is 104% higher than that without Nb addition.     

激光参数对Ni基熔覆层结构及耐磨性的影响

采用热喷涂预置和激光熔覆方法在Q235钢基体上熔覆Ni基合金涂层和Ni/WC复合涂层，研究激光功率对涂层微观结构的影响。结果表明，选择合适的激光输出功率，可获得组织分布均匀、低稀释率、与基体结合良好的合金涂层；在Ni/WC复合涂层中，合理的激光功率使WC颗粒部分熔化，并在颗粒周围重新凝固并析出针状碳化物，这既有利于提高涂层的硬度又能使未熔化的WC颗粒与涂层内合金溶剂牢固结合。激光功率较大时涂层内WC颗粒烧损并沉底，沉积在涂层底部的WC颗粒，使基体到涂层的性能发生突变，这样既容易引发裂纹及疲劳破坏，又不利于涂层表面的耐磨。     

铁基合金+WC激光熔覆层的显微组织与性能

在Q235钢和QT-600球铁表面激光熔覆铁基合金+WC粉末.利用扫描电镜(SEM)、光学显微镜(OM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)分析了熔覆层的微观组织,测试了熔覆层硬度和磨损性能.结果表明,Q235钢表面熔覆层组织较细,熔覆层与基体结合界面波形不明显,且出现白亮层.QT-600球铁表面熔覆层组织粗大,界面波形较大,基体混入多,无白亮层,硬度、耐磨性相对较低.分析认为,组织与性能的不同是由于Q235钢熔点较高,熔化量少,且熔池冷速快,组织细化.QT-600球铁表面熔覆层组织不均匀,其中等轴品的耐磨性高于柱状晶,原因在于较细的等轴晶晶界较多,增大了滑动阻力.