光纤激光熔覆铁基合金粉末对45钢表面组织和性能的影响

利用IPG-3000 W光纤连续激光器和激光同轴送粉方式在45钢表面熔覆铁基合金粉末,利用金相显微镜、显微硬度计、X射线衍射仪等,分析研究激光熔覆铁基合金粉末对45钢微观组织、显微硬度的影响。结果表明:45钢光纤激光熔覆层的微观组织为胞状晶、柱状晶、树枝晶和等轴晶,主要物相为Ni-Cr-Fe、γ-[Fe,Ni];当激光功率为600 W,扫描速度为0.3 m/s,送粉速率为0.8 g/h,靠近结合面一侧的熔覆层处最大硬度值为560 HV。对比单道和多道搭接熔覆层硬度,发现多道搭接熔覆层硬度较单道熔覆层硬度降低10~40 HV     

U71Mn钢表面激光熔覆Ni60-25％WC涂层工艺参数优化的研究

目的研究U71Mn钢表面激光熔覆Ni60-25%WC涂层的最佳工艺参数。方法首先通过单道单因素试验初步选取激光功率、送粉量、扫描速度和光斑直径4个工艺参数,然后进行4因素3水平的单道正交试验,以熔覆层的宽度、高度和稀释率作为判断熔覆层质量的指标,做极差分析,最后得到最优工艺参数并分析了熔覆层的显微硬度及显微组织。结果单道单因素试验及单道正交试验得到的工艺参数均为:激光功率1500 W,送粉量4 g/min,扫描速度6 mm/s,光斑直径2.2 mm。通过单道正交试验极差表分析发现,工艺参数对质量指标的影响程度不同,对熔覆层宽度的影响为扫描速度送粉量激光功率光斑直径,对熔覆层高度的影响为送粉量扫描速度光斑直径激光功率,对熔覆层稀释率的影响为送粉量光斑直径扫描速度激光功率,对比发现送粉量是熔覆层的最大影响因子。熔覆层的显微硬度最高可达到1170HV,是基体的3.7倍。结论在U71Mn钢表面激光熔覆Ni60-25%WC涂层,可以制备出光滑且紧密结合的熔覆层,且表面硬度明显提高。     

超高速与常规激光熔覆Fe基涂层微观组织及性能研究

目的 对比研究常规与超高速激光熔覆涂层的微观组织、相结构,明确涂层结构及性能间的构效关系。方法 以27SiMn为基体,分别采用常规和超高速激光熔覆技术制备Fe基涂层。采用扫描电镜(SEM)表征涂层的显微组织,用能谱仪(EDS)分析涂层的元素分布。采用X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜(OM)和电子背散射衍射(EBSD)方法分析涂层的相组成。采用显微硬度计、电化学工作站等测试涂层的硬度分布及电化学特性。结果 常规与超高速激光熔覆涂层组织致密,均无明显气孔和裂纹等缺陷。相较于常规激光熔覆涂层,超高速激光熔覆涂层的晶粒更为细小,涂层成分接近粉末设计成分,晶内和晶间Cr元素分布更为均匀。2种工艺制备的涂层均由马氏体、铁素体和M型碳化物组成,但是超高速激光熔覆涂层所含马氏体和碳化物含量更低,使其硬度低于常规激光熔覆涂层。同时,与常规激光熔覆涂层相比,超高速激光熔覆涂层的自腐蚀电位由–0.56 V升高至–0.51 V,自腐蚀电流密度由1.3×10^–5 A/cm²显著降低至1.5× 10^–7 A/cm²。 结论 与常规激光熔覆相比,超高速激光熔覆涂层晶粒细小,成分均匀,具有更优异的耐腐蚀性能。与此同时,涂层的马氏体及碳化物含量更少,硬度更低。     

45钢多道搭接激光熔覆层的组织与性能

在45钢表面进行了激光搭结熔覆WC-12Co涂层的实验,对复合涂层的组织、硬度等进行了研究.结果表明:激光熔覆区在微观结构上分为熔覆层、熔化区和热影响区.在搭接区出现了较为粗大的组织特征,采用同一激光工艺参数,多道搭接熔覆层的显微硬度降低.多道搭接熔覆产生的重稀释导致涂层中WC硬质相含量明显降低,是造成激光熔覆层硬度下降的主要影响因素.     

送粉参数对半导体激光熔覆成形结构形貌的影响

采用1kW半导体激光器进行了熔覆成形试验,研究了送粉量、送粉方向、气流压力及送粉喷嘴形状等送粉参数对熔覆线成形形貌的影响.结果表明,侧向送粉方向不同会改变熔覆线形状尺寸,前送粉得到的熔覆线高度更高;送粉量的大小和载气压力会显著影响熔覆线的结构尺寸,其高度和宽度均随送粉量增加而增加;增大保护气流压力,可以使熔覆线高度增加,表面更光滑;矩形光斑半导体激光熔覆宜采用矩形口送粉喷嘴,以获得较好的熔覆效率和结构形貌.     

激光熔覆技术研究进展

激光熔覆技术是一种先进的材料表面改性技术，具有稀释率小、熔覆层组织致密、涂层与基体结合良好及工作环境无污染等优点。从激光熔覆喷头、激光熔覆工艺、激光熔覆材料、激光熔覆技术的工业应用这4个方面，综述了激光熔覆的研究进展。其中，在激光熔覆喷头方面，介绍了激光光斑的种类及转换原理和熔覆材料的引入方式，总结了激光束与粉束的耦合模式和熔覆喷头的种类，包括旁轴送粉熔覆喷头、光外同轴送粉喷头、光内同轴送粉喷头以及特殊工况下的熔覆喷头。在激光熔覆工艺方面，阐述了工艺参数对熔覆层宏观形貌和组织性能的影响，总结了激光熔覆复合工艺的辅助加工方法，论述了超高速激光熔覆新工艺的原理及技术优势，并介绍了激光熔覆过程控制的研究进展。在激光熔覆材料方面，阐述了熔覆材料的种类及增强相的添加方式。在激光熔覆技术的工业应用方面，介绍了激光熔覆技术在矿山机械、模具再制造以及铁路修复等领域的应用。最后对激光熔覆技术的发展趋势及应用前景做出了展望。     

激光熔覆Ni基合金耐磨性能

为了有效延长材料和设备的使用寿命、改善其表面状态,使其性能更好地发挥;探讨激光扫描速度对熔覆层耐磨性的影响;对比单道和大面积激光熔覆层的耐磨性。采用CO2激光器及LASERCELL-1005六轴六联动三维激光加工机床在40Cr钢上进行激光熔覆处理。利用X射线衍射仪、显微硬度计、磨料磨损试验机等设备对熔覆层硬度、耐磨性能进行研究。结果表明:激光熔覆层的显微硬度HK在4200～17792MPa之间;随扫描速度的的增加,激光熔覆涂层的最高硬度及耐磨性呈现先升高后降低的趋势;大面积激光熔覆层的硬度、耐磨性能不及单道激光熔覆层,原因在于大面积激光熔覆过程中受到重复加热的影响,易使硬度下降并产生裂纹;多层叠加熔覆涂层的硬度及耐磨性能优于多道搭接熔覆涂层。     

钛合金表面激光熔覆CoCrMo强化涂层路径选择与质量分析

针对生物医学上常用的钛合金材料表面硬度与耐磨性较差的问题,尝试采用同轴送粉激光熔覆技术,在纯钛板上制备CoCrMo新型高硬度耐磨熔覆层。为了保证熔覆层质量,在工艺参数优化的基础上,设计了单向搭接、矩形嵌套搭接和圆形螺旋搭接3种不同扫描路径。结果表明,通过对3种不同扫描路径下激光熔覆样件的宏/微观显微组织的对比分析,发现单向搭接方式得到的样件表面质量最佳,且熔覆层显微组织形态最优。因此选取该方式制备的最佳样件,进一步检测分析其硬度和耐磨性数据,发现与基材相比,熔覆层硬度有显著提高,为基材的5~6倍,耐磨性也获得明显提高。     

搭接率对TC4表面Ni60A熔覆层组织性能的影响

利用激光熔覆同轴送粉技术,在TC4钛合金表面制备了多道搭接的Ni60A激光熔覆层。利用SEM、硬度测试及摩擦磨损试验,对多道搭接率(30%、40%、50%、60%和70%)下熔覆层的组织性能进行了分析。结果表明:搭接率对Ni60A熔覆层的组织性能影响较大,搭接可实现涂层的二次加热,当搭接率为50%时,涂层中硬质相TiC的尺寸增大,TiNi的含量增多,可有效提升涂层的硬度,抵抗对磨小球剪切力,其表面不易被破坏,涂层的表面较为光滑,可极大程度降低涂层的摩擦因数。当搭接率为30%时,晶粒无法充分吸收激光能量,导致晶粒尺寸较小;当搭接率过高时,涂层中的B、C、Ni等元素会随着过烧而稀释,导致涂层的增强元素流失,降低了涂层的力学性能,因此,Ni60A熔覆层最适宜的搭接率为50%。     

大面积激光熔覆的工艺研究

采用6 kW CO2激光器和同步送粉熔覆技术,从比能量对熔覆层质量的影响入手,引入优化因子,结合搭接质量,对工艺参数进行了优化研究。同时对未后热和后热的熔覆层质量进行了对比研究。结果表明:送粉率为19.7 g/min,比能量选择在1.4～1.6104 J/cm2之间,搭接率为50%～60%,可获得无裂纹、气孔、夹渣等缺陷的大面积涂层,控制稀释率可获得平缓的硬度梯度;后热处理可改善变形和表面应力状态、细化组织、提高硬度。     

激光熔覆耐磨涂层的研究进展

介绍了以镍基、钴基合金为主的激光熔覆耐磨涂层的研究进展，分析了熔覆层开裂等问题。目前激光熔覆工艺研究较为活跃，而对其加热、凝固过程的相变动力学、热力学、扩散过程和界面行为以及熔覆层显微组织、相结构的研究相对较弱；对熔覆层开裂问题的研究多集中在工艺参数和凝固组织特征上，要彻底解决熔覆层开裂问题，应从微观角度入手，分析熔覆层显微组织结构和相组成对熔覆层裂纹的影响。     

双金属复合管复合工艺研究进展

综合介绍了双金属复合管的复合工艺类型——机械复合和冶金复合;重点对这两大复合类型的各种工艺优缺点进行了对比分析,并提出应立足于国内现有生产水平,借鉴外国的研究和应用经验,进一步开展对双金属复合管复合工艺和焊接工艺研究,为双金属复合管在恶劣环境油气田的成功应用奠定基础。     

激光熔覆工艺与粉末对覆层开裂行为的影响

在高参数阀门零件密封面上进行厚覆层激光熔覆时,发现覆层裂纹是主要的质量缺陷,讨论了熔覆工艺,覆层材料地激光熔覆层开裂行为的影响。     

A COMPREHENSIVE MODEL OF LASER CLADDING

A novel model was presented to predict the evolutionary development of cladding layer, and a method based on Lambert-Beer theorem and Mie's theory was adopted to treat the interaction between powder stream and laser beam. By using the continuum model and enthalpy-porosity method, the uid ow and heat transfer in solid-liquid phase change system were simulated. The commercial software PHOENICS, to which several modules were appended, was used to accomplish the simulation. Numerical computa- tion was performed for Stellite 6 cladding on steel, the obtained results are coincident with those measured in experiment basically.     

激光熔覆多道搭接成形质量与效率控制方法

目的揭示激光熔覆工艺参数对多道搭接成形质量与效率的耦合作用规律,提高多道搭接熔覆层表面与内部组织质量及成形效率。方法采用响应面中心复合设计建立激光功率、扫描速度、气流量和搭接率与多道搭接表面平整度、熔覆效率及气孔面积之间的数学模型,通过方差分析及检验指标,验证了所建立数学模型的正确性。结果激光功率和气流量对表面平整度的值影响并不显著。表面平整度的值与扫描速度、搭接率成反比;搭接率对熔覆效率的影响较为显著,搭接率的增大使熔覆效率减小;四个工艺参数对于气孔面积都有不同程度的影响,适当增大搭接率和减小扫描速度可以减小熔覆层气孔面积。以表面平整度最好、熔覆效率最高和气孔面积最小为目标优化工艺参数,通过试验获得表面平整度、熔覆效率、气孔面积预测值与实际值的误差分别为1.36%、6.12%、7.89%,进一步验证了该模型的准确性。结论该研究成果为多道熔覆涂层质量、熔覆效率的控制与预测以及工艺参数的优化提供了理论依据。     

等离子熔覆TiC/Ni超厚梯度熔覆层的组织与性能

利用等离子熔覆技术,选择适当的工艺参数,在Q235钢表面熔覆形成TiC/Ni超厚熔覆层.采用扫描电镜、X射线衍射仪、金相显微镜、显微硬度计分析测试了涂层的相、组织、成分及性能.结果表明,熔覆层厚度可达2.7 mm,无裂纹、气孔等缺陷.从熔覆层底部到表层,TiC颗粒的含量和粒径均呈梯度变化;熔覆层中的组织由界面到表层依次为:平面晶、胞状晶、树枝晶;从基体到熔覆层Fe元素含量逐渐减少,而Ni,Cr,Si元素含量则逐渐增加,TiC 颗粒呈弥散分布.熔覆层硬度最大可达800 HV,平均硬度是基体的4～5倍.     

A STUDY OF CONTINUOUS EXTRUSION CLADDING PROCESSFOR PRODUCTION OF ALUMINUM CLADDING STEEL WIRE

１．ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｃｔｉｖｉｔｙｏｆｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｅｘｔｒｕｓｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｌｅａｄｓｔｏｔｈｅｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｅｘｔｒｕｓｉｏｎｃｌａｄｄｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｆｏｒｔｈｅｃｌａｄｄｉｎｇｏｆｓｔｅｅｌｗｉｒｅ（ＡＳｗｉｒｅ）ａｎｄｔｈｅｓｈｅａｔｈｉｎｇｏｆｓｏｆｔｃｏｒｅｓ（ｆｉｂｅｒｏｐｔｉｃｓａｎｄＣＡＴＶ）ｗｉｔｈａｌｕｍｉｎｕｍ．Ｔｈｅｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｅｘｔｒｕｓｉｏｎｃｌａｄｄｉｎｇｐｒｏｃｅｓ…     

表面熔覆技术的研究进展

综述了表面熔覆技术的发展概况,介绍了几种常见熔覆方法的工艺特点及应用现状,并从熔覆层组织、裂纹敏感性及耐磨性三方面阐述了熔覆层的研究成果.概述了金属基复合材料的优良性能及基体与增强体的选择.指出表面熔覆技术应以熔覆层组织性能稳定为研究重点,兼顾熔覆工艺的简单化、成本低廉化,同时促进原位自生法的理论基础研究.最后指出表面熔覆技术的研究方向及目前需解决的问题.     

多道激光熔覆温度场的有限元数值模拟

分析了激光熔覆过程中温度场的主要影响因素,在主要考虑边界条件和热源数据的基础上,建立了送粉式激光熔覆多道搭接情况下温度场的有限元计算模型,并对板材上搭接三道熔覆层的熔覆温度场进行了三维数值模拟,得到了每道熔覆层上中心点的温度变化规律.结果表明,在激光熔覆过程中每道熔覆层中心点上的温度随时间延长呈锯齿状变化,且每个中心点所能达到的最高温度并不相同.此外,搭接情况下,熔覆层中心点每次升温前的最低温度是随着熔覆顺序的进行而逐渐升高的,且升高趋势类似于抛物线.此计算结果合理,为研究应力场和应变场的变化规律打下基础.