高温涂料保护熔覆技术的研究

推出了一种新的熔覆方法——高温涂料保护熔覆技术,方法是在钢的表面先预涂一层自熔性合金粉末和一层高温保护涂料,然后烘干,其后将试样放入高温电阻炉内加热,待试样加热至自熔性合金粉末的熔点后,将试样取出冷至室温,即可获得表面平整、组织致密、结合牢固的熔覆层。熔覆后的试样还可以进行正火处理,以改善基体的组织和性能。通过金相显微镜、XRD、SEM、EPMA和显微硬度计等分析仪器对熔覆层的组织结构和性能进行了分析研究。结果表明,熔覆层与基体的界面属于具有零稀释率特征的冶金结合。     

半导体大光斑激光粉末熔敷成形特征

半导体大光斑激光具有光电转化率高、功率密度高等优点,是用于表面熔覆的理想热源。为了研究半导体大光斑激光作用下合金粉末的熔化及铺展成形特点,在Q235钢基体表面进行Fe35合金粉末工艺试验。对比半导体大光斑与小焦点CO_2激光的熔覆效率及成形特点;分析预置粉末厚度变化对大光斑激光熔敷层表面形貌、稀释率、铺展性的影响和体能量密度变化对接触角大小的影响。结果表明,与小焦点CO_2激光相比,大光斑激光具有更高的熔覆效率、成形系数;随着预置粉末厚度的增加,熔覆层宽度逐渐增加,熔深先增加后减小;稀释率逐渐减小;接触角的大小随体能量密度的增加而增大。     

激光内送粉高速熔覆Cr50Ni合金稀释率及单道形貌分析

目的研究"光内送粉"正离焦高速熔覆Cr50Ni合金单道形貌及稀释率变化影响因素,制备耐磨、耐腐蚀绿色无污染的金属表面涂层,从而替代传统电镀。方法采用"光内送粉"正离焦新型耦合技术开展高速熔覆工艺试验,即在304不锈钢基体上制备Cr50Ni合金熔覆层。建立了光内送粉条件下粉末遮光模型,得出了送粉速率与粉末遮光率的关系,从而得到最终照射在基体上的激光能量,而激光能量密度与稀释率呈正相关,以此分析了不同送粉速率对熔覆层稀释率的影响,同时考察了不同离焦量对熔覆层稀释率以及单道熔覆厚度的影响,分析了最佳熔覆层的显微组织成分变化和硬度变化趋势。结果当扫描速度为9 m/min、离焦量为+1～+2 mm、激光功率为1.85 kW时,可获得厚度约为121～452μm、稀释率为12.9%～75%、硬度值为280～320HV的表面形貌较好的熔覆层。粉末粒子直径为50μm时,在16～32g/min送粉速率下,粉末遮光率为16.6%～33.1%。熔覆层底部的晶粒形态主要为明显的柱状枝晶,由于冷却速度快,进入熔池中的气体来不及逃逸,使得熔覆层内部存在一些微小气孔。结论 "光内送粉"正离焦光粉耦合新技术采用Cr50Ni合金材料,在激光功率为1.85 kW、送粉速率为28 g/min、离焦量为+2 mm、扫描速度为9 m/min的工艺参数下,可以获得理想的单道成形效果,实现高速熔覆。     

Q235钢表面熔覆镍基合金涂层的研究

利用热等离子弧熔覆装置在Q235钢表面熔覆Stellite Ni60合金粉末。在一定的熔覆工艺参数下可获得低稀释率的熔覆层,并且熔覆层与基体达到冶金结合。利用电子显微镜、XRD、电子探针等测试仪器对熔覆层的组织结构、化学成分进行了分析研究。结果表明,热等离子弧是熔覆处理中较为理想的加热源。     

9%Cr钢表面激光熔覆制备低Cr合金改性层组织及Cr含量分析

目的通过对比分析1CrMo合金激光熔覆和埋弧堆焊层中Cr元素含量分布,研究激光熔覆替代堆焊技术用于9%Cr钢汽轮机转子轴颈表面改性的可行性。方法采用与1CrMo合金焊丝成分相同的合金粉末作为激光熔覆材料,利用半导体激光熔覆系统在9%Cr钢表面制备低Cr合金熔覆层。用直读光谱仪、金相显微镜、扫描电镜和显微硬度计等仪器,分析熔覆层中Cr含量分布、熔覆层组织结构和性能,并与堆焊层进行了对比。结果利用激光熔覆技术成功在9%Cr钢表面制备了不同厚度、无缺陷的1CrMo合金熔覆层,熔覆层组织主要由铁素体和颗粒状碳化物相构成。多层熔覆层硬度在220～250HV0.3之间,与基体硬度接近。激光熔覆可有效减少基体对熔覆层的稀释,熔覆层中Cr含量降低明显,在熔覆层约2 mm厚处的Cr含量已低于2%的工作面Cr含量要求,而堆焊需8 mm左右才能达到相同的降Cr效果,激光熔覆所需熔覆层数明显少于埋弧堆焊法的堆焊层数。结论与堆焊相比,激光熔覆用于9%Cr钢汽轮机转子轴颈表面改性需熔覆层数少,表面降Cr效率更高。     

车用Al-Si合金激光熔覆涂层的组织与性能研究

为增强铝合金表面性能,在铝合金表面上激光熔覆Al/Ti/C合金粉末,得到原位Ti C增强熔覆层。结果表明:熔覆层的结合界面为锯齿状,且熔覆层的致密度好、无裂纹;在熔覆层生成了Al_3Ti和Ti C增强相;在熔覆层和基体的结合面处,Al_3Ti和Ti C尺寸分别为2～4μm和1μm,熔覆层中部Al_3Ti和Ti C分别为6～10μm球状晶粒和3～5μm的十字晶枝;熔覆层的平均稀释率低于3.5%。     

稀土元素和工艺参数对激光熔覆层微观形貌的影响

为了抑制激光熔覆过程中熔覆层裂纹的产生,在熔覆粉末中加入了稀土氧化物Y2O3.用CO2连续激光器在镍基高温合金基体表面熔覆自配粉末,同时分析了工艺参数对熔覆层微观形貌的影响.结果表明:Y2O3可以细化晶粒和抑制裂纹,扫描速度主要影响熔覆区晶粒的形状,功率和预置粉末厚度主要影响熔覆层的熔深和稀释率.最佳工艺参数是功率为400W,扫描速度为4mm/s,预置粉末厚度为1.4mm.     

不同堆积方式对TC4合金多层熔覆层质量影响的研究

为探究扫描路径和堆积方式对TC4(Ti-6Al-4V)合金多层激光熔覆层质量的影响,采用IPG光纤激光器和侧向送粉系统,在TC4合金表面进行多层激光熔覆试验。熔覆粉末选用Ni60A自熔性合金粉末,送粉电压选择10V,多道搭接率选择45%。采用设计的三种不同堆积方案进行熔覆试验。方案一:每层选择热搭接的扫描方式进行逐层堆积;方案二:单数层选用热搭接的扫描方式,双数层选用和单数层方向垂直的扫描方向进行逐层堆积;方案三:每层选用热搭接的扫描方式,熔覆完成后再进行一次激光重熔,逐层堆积。结果表明,方案二得到的熔覆层表面最平整,洛氏硬度最高;方案三得到的熔覆层表面光滑,硬度较高,但是熔覆层表面裂纹较多。     

Fe-Al金属间化合物对钢表面增强工艺参数的影响

进行了Q235钢表面的预制粉末覆层的等离子熔覆,研究了等离子熔覆工艺对熔覆层表面成形的影响,在此基础上得到了合适的熔覆工艺参数.进行了熔覆层组织的金相分析及熔覆层显微硬度测量与分析.结果表明,熔覆电流、焊枪摆动频率、熔覆速度的改变均能引起热输入的明显变化,影响熔覆层组织形态,基体熔化程度,以及界面的结合状态,进而影响熔覆层的耐磨性及耐腐蚀性.试验条件下的最佳熔覆工艺参数为熔覆电流130 A,熔覆速度5 cm/m in,焊枪摆动幅度4 mm,摆动频率0.4 Hz.     

超高速激光熔覆低稀释率金属涂层微观组织及性能

新兴的超高速激光熔覆技术通过对熔覆头的精巧设计,可实现激光、粉末路径最佳耦合,使粉末在飞行空间熔化且基体表面仅形成微溶池,在保证冶金结合的同时,大幅提高熔覆效率及粉末利用率,可制备厚度<100 μm、稀释率< 5%的均匀薄涂层。 为进一步探索超高速激光熔覆涂层组织结构特点,扩展其应用范围,探讨了低功率下 4 种典型涂层的微观结构及性能。 结果表明:超高速激光熔覆可制备 120 ~ 500 μm,无气孔、裂纹的高质量涂层;涂层组织致密,结合区多为粗大柱状晶,表层区以细晶为主;基体熔化区可低至数微米,稀释率可低至 1%。 其中,镍基碳化钨涂层、铝合金耐磨涂层硬度明显高于基体;钛合金阻燃涂层在激光烧蚀后,烧蚀坑深度降低,热影响区减小;高熵合金阻扩散涂层预氧化后形成以 Al₂O₃ 为主的微米厚氧化膜,在上述涂层作用下,基体性能均得到提升。     

激光熔覆制备楔块高硬度层的工艺方法研究

为获得表面高硬度层及冶金结合,分别以铸铁和普通碳钢为基体,以含WC的镍基合金粉末为熔覆材料,采用激光熔覆技术制备了大面积的熔覆层。测试了熔覆层、结合处以及基体的硬度,并采用扫描电镜、能谱仪对熔覆层进行了微观组织分析。结果表明,以铸铁为基体不易制得良好的熔覆层,而以45钢为基体时,在激光功率1200~2000W之间,扫描速度在2 mm/s左右时能获得质量良好的熔覆层。熔覆层表面硬度高达1100 HV以上,熔覆层与基体呈冶金结合,熔覆层无微观裂纹,微观组织分布均匀,磨削平整后熔覆层厚度可达1 mm以上。     

热锻模表面等离子熔覆Ni—SiC覆层的研究

为了制备符合热锻模使用性能要求的模膛表面强化层,采用等离子熔覆技术,以W6为基体,在基体表面对不同含量SiC(质量分数)陶瓷粉末、Ni基自熔性粉末进行等离子熔覆,得到Ni基SiC合金涂层.对熔覆层横断面进行了显微硬度测量和显微组织分析,并对覆层的热物性参数进行检测.试验结果表明,添加镍基合金的涂层能够提高熔覆层的硬度,同时熔覆层能够得到很好的热物性能.     

等离子弧零稀释率熔覆处理的研究

利用等离子弧对低碳钢表面预涂的铁基自熔性合金粉末进行了熔覆处理,并对熔覆层的组织结构和性能进行了分析研究.研究结果表明,在一定的工艺参数下,铁基自熔性合金粉末可以在钢的表面形成一层铺展均匀、结合牢固、具有零稀释率特点的熔覆层.     

TC4合金表面熔覆石墨烯增强钛基复合涂层的组织及性能

目的 通过氩弧熔覆技术在TC4合金表面制备石墨烯增强钛基复合涂层,以改善其耐磨性能.方法 将钛粉和石墨烯在球磨机中充分混合.将混合后的粉末涂覆于TC4合金表面,采用氩弧熔覆技术将预涂覆粉末熔化,制备出陶瓷颗粒增强钛基熔覆层.采用X射线衍射分析仪分析涂层的物相,利用光学显微镜、扫描电子显微镜分析熔覆层中颗粒相的组成及分布.采用显微维氏硬度仪和摩擦磨损试验机,测试熔覆层的显微硬度和磨损性能.结果 熔覆层厚度可达1 mm,且表面及横截面没有气孔、裂纹等缺陷产生,物相主要包括TiC和 α-Ti.熔覆层中不同区域的组织存在差别,涂层的中上部组织主要为树枝晶,底部组织中树枝晶逐渐减少.熔覆层与基体呈冶金结合,组织致密.增强相TiC以颗粒状和花瓣状形式存在.石墨烯增强钛基复合涂层的显微硬度高达845.4HV.在相同磨损条件下,TC4合金基体与熔覆层的磨损量分别是0.153 g和0.0123 g,熔覆层的磨损量明显降低.涂层的磨损机制主要是磨粒磨损.结论 与TC4合金基体对比,熔覆层的显微硬度提高约2.5倍,耐磨性提高12倍.氩弧熔覆原位自生TiC陶瓷颗粒增强钛基熔覆层可显著提高TC4合金表面的耐磨性.     

灰铸铁激光熔覆铁基和镍基粉末的比较*

采用高功率横流CO2激光器,以铁基和镍基合金粉末为熔覆材料,用同步送粉法在灰铸铁基体材料上进行激光熔覆试验,并对熔覆层组织和性能进行比较分析。结果表明,激光熔覆镍基时覆层内的组织较铁基合金熔覆层组织均匀细致;熔覆镍基和铁基粉末合金层与基体结合紧密成冶金结合;结合区的组织晶粒细小,合金碳化物含量高,其硬度也最高。用正交试验法分析激光功率、扫描速度、熔覆层数对熔覆效果、表面硬度的影响规律,获得激光熔覆层表面硬度显著提高;对表面硬度影响最大的因素是扫描速度,其次是激光功率,熔覆层数则影响不大。熔覆Fe35合金粉末综合优化参数为扫描速度300mm/min、激光功率4.0kW、熔覆二层。熔覆Ni20A合金粉末优化参数为扫描速度400mm/min、激光功率4.0kW。     

铜合金表面激光熔覆Ni基涂层的工艺研究

研究了铜合金表面激光熔覆Ni基合金涂层的工艺。研究了工艺参数对熔覆层的形貌、显微硬度、稀释率、显微组织的影响。通过设计正交实验并利用极差分析确定了影响熔覆层硬度的关键因素。结果表明,熔覆过程中合适的热输入范围为112500～133333.3 kJ/m~2。热输入太低,熔覆层和基体之间达不到冶金结合;热输入太高,稀释率会增大。激光功率对熔覆层的显微硬度因素最大,然后为扫描速度和离焦量。     

添加物对激光再制造试样组织和性能的影响

在304不锈钢粉末中添加一定量的CH有机化合物、硼砂和Ni60A,配制出3种不同的激光再制造熔覆粉末,采用激光熔覆技术制备再制造试样,利用金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、万能试验机和磨损试验机等分析微量元素对激光再制造试样组织和性能的影响。实验结果表明,激光熔覆过程中,靠近熔覆层的基材表面会生成600μm宽的热影响区,CH有机化合物和硼砂的添加能够提高试样熔覆层摩擦磨损性能的稳定性,提高幅度达到了63.41%。而Ni60A的添加使熔覆层的微观组织由定向生长的粗大柱状枝晶细化为网状的树状枝晶,熔合层的厚度由8.5μm降低到了5μm,同时熔覆层和基材的结合强度提高了24.95%,且熔覆层耐磨性能提高了35.71%。     

不锈钢表面超薄铜层的激光熔覆

采用ＣＯ２激光器在３１６Ｌ不锈钢表面获得了超薄的铜熔覆层,文中分析和讨论了激光熔覆工艺参数加激光功率,熔覆速度,离焦量以及送粉率等对熔覆层质量的影响,提出了熔覆工艺的优化方法,使铜层的熔覆厚度可控制在１００μｍ之内,稀释率小于１０％以及很小的热变形。     

基于激光熔覆的35CrMo钢轴类零件修复再制造

针对轴类零件的工作条件,采用激光熔覆的方法,在35CrMo钢表面熔覆3540铁基合金粉末和Ni00镍基合金粉末,借助光学显微镜、扫描电镜和显微硬度计等实验设备,研究了熔覆层的形貌、组织特征及显微硬度;通过拉伸实验设计,研究了熔覆层、熔覆层与基体之间的结合强度。研究分析结果表明,两种合金粉末都与基体形成了良好的冶金结合,无明显裂纹或气孔,熔覆层组织致密,晶粒细小。采用3540合金粉末制备的熔覆层的显微硬度高于Ni00合金粉末试样的熔覆层,而在熔覆区与熔合区交界处两种熔覆材料试样显微硬度差别不大,都明显高于基体的硬度,有利于提高零件的耐磨性。拉伸试验结果显示,3540合金粉末和Ni00合金粉末制备试样的平均抗拉强度分别为637.6 MPa和614.7 MPa,在进行拉伸实验过程中,断口出现在中间熔覆层,说明熔覆层与基体间实现了良好的冶金结合,拉伸过程没有出现明显的屈服现象。     

熔剂对高频熔覆耐磨覆层工艺性能的影响

采用高频感应加热可以在低碳钢表面熔覆一层耐磨材料，熔剂对覆层与基体的结合、覆层表面成形、脱渣性等工艺性能起着决定性的作用。本文探讨了熔剂对高频熔覆工艺性能的影响。在Fe基Cr13Ni2B合金粉末中加入适量的焊剂431、硼酐及氟化物，可以有效地去除粉料表面的氧化物，降低其熔点，促进粉料与基体的结合．形成一层脱渣容易、表面成形美观且与基体形成牢固冶金结合的耐磨覆层，覆层厚度可以达到2．5mm。