激光熔覆生物陶瓷涂层的组织结构

借助ＸＲＤ及ＳＥＭ对ＴＣ４钛合金表面激光熔覆陶瓷涂层的组织结构进行了研究。结果表明,该涂层为含ＨＡ等钙磷基复合相结构,其组织具有择优取向,有序分布的胞状微晶特征,晶内局部区域有细小粒状物析出,晶界存在第二相,涂层与基体界面为化学冶金结合。该涂层提高了与自然生物硬组织组织结构特性的相似程度。     

纯钛表面激光熔覆铁基耐磨涂层结构及摩擦学性能(英文)

利用激光熔覆技术在纯钛表面制备铁基涂层。用 XRD、SEM、TEM分析涂层的相组成和晶体结构。在UMT-2MT摩擦磨损试验机上对铁基涂层在不同载荷和不同滑动速度下的摩擦磨损性能进行测试。用SEM和3D表面轮廓仪分析铁基涂层磨损后的表面形貌和磨屑形貌。结果表明:钛表面激光熔覆制备的铁基涂层的显微硬度约为860HV0.2,具有优异的耐磨性能,磨损率为(0.70～2.32)×10-6mm3/(N·m),可以显著提高纯钛基材的耐磨性能;涂层的磨损机理为轻微的磨粒磨损和粘着磨损。     

激光熔覆纳米贝氏体涂层的组织与性能

采用高功率CO2激光熔覆铁基合金粉末,获得了无裂纹、稀释率低、成形良好的熔覆涂层。利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)对熔覆层的显微组织进行了观察与分析,通过硬度测试与拉伸试验考察了涂层的力学性能。结果显示:熔覆层为纳米贝氏体与残余奥氏体的复合组织,均匀分布的贝氏体铁素体板条厚度为50～80 nm,贝氏体板条间为厚度10～30 nm更为细小的残余奥氏体薄膜;熔覆层平均硬度为610 HV,熔覆涂层的抗拉强度为1 280 MPa,延伸率为6.41%,拉伸断口形貌为韧窝断口。     

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。     

纳米颗粒增强NiCoCrAlY熔覆涂层的高温摩擦磨损行为

采用激光熔覆技术,在镍基高温合金表面制备相同含量的3种不同纳米颗粒增强的NiCoCrAlY涂层,考察它们在500℃空气氛围下的干摩擦磨损行为,并与未加纳米颗粒的涂层进行比较。结果表明：纳米颗粒增强涂层的高温摩擦磨损机制与未加纳米颗粒的涂层一致,均为强烈塑性变形引起的剥层磨损和氧化磨损;加入纳米颗粒后,涂层的摩擦因数增大且随滑行距离的增加呈减小趋势,涂层的磨损率仅为未加纳米颗粒涂层的34.0%～64.5%。在3种纳米颗粒中,纳米SiC颗粒对涂层高温耐磨性的改善最为显著。     

激光熔覆自润滑复合涂层研究进展及发展趋势

结合激光熔覆自润滑涂层实例,从材料设计、制备工艺、性能优化等方面综述了激光熔覆自润滑涂层的研究现状、存在的问题及发展方向。总结了常用固体润滑材料的摩擦学性能特点,并就如何选择自润滑材料、包覆技术和宽温域润滑的研究进展进行了简要阐述。讨论了激光熔覆制备自润滑复合涂层中软质润滑相和硬质耐磨相之间的关系,以及熔覆材料成分对涂层摩擦学性能的影响。简要分析了裂纹成因及控制涂层质量的常用手段,重点探讨了激光工艺参数对涂层中润滑相体积分数和分布状态的影响,并总结了激光熔覆自润滑涂层在工程中的应用,以期为激光熔覆技术的发展提供参考。目前激光熔覆自润滑涂层的应用已初具规模,但在润滑剂的失效与防护、新材料的研究与应用、制备工艺的优化以及针对特殊环境下的摩擦磨损实验研究等方面仍存在较大发展空间。     

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。     

纳米复合陶瓷涂层激光熔覆后的组织与耐磨性能

研究了45#钢表面激光熔覆纳米A12O3复合陶瓷涂层的微观组织结构、显微硬度和磨损特性。结果表明，激光熔覆层由α-A12O3和TiO2以及A12O3纳米颗粒组成，在激光的作用下，消除了原来等离子喷涂层的片层状组织；纳米颗粒仍然保持纳米尺度，填充在涂层的大颗粒之间，起着桥连的作用；同时涂层气孔率的降低使涂层致密化程度得以提高，纳米A12O3涂层的显微硬度较高，且其耐磨性能明显优于等离子A12O3 13％TiO2喷涂层。     

激光熔覆Fe-Cr-Ni合金涂层的微观组织及摩擦磨损性能

为了提高45钢的表面性能,利用激光熔覆技术在其表面制备了Fe-Cr-Ni合金涂层。以熔覆层的稀释率及宏观形貌作为涂层熔覆质量的评价指标,通过均匀试验来优化涂层的激光熔覆工艺参数。采用X射线衍射、扫描电镜、显微硬度仪和摩擦磨损试验机等研究了采用最佳工艺参数制备的熔覆层的物相、力学性能及摩擦磨损性能。结果表明：采用最佳工艺参数制备的铁基熔覆层上部由晶粒细小的等轴晶与胞状晶组成,中部由晶粒尺寸较大的等轴晶和胞状晶组成,下部由尺寸粗大的柱状晶组成;熔覆层平均显微硬度为787.38 HV0.3,约为45钢基体的3倍;与45钢相比,在40 N试验力下,Fe基合金熔覆层摩擦系数为0.27,磨损体积仅为45钢基体的7.9%,其磨损机理以粘着磨损和磨粒磨损为主,耐磨性能有显著提升。     

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。     

Electron microscopy structure study of laser-clad TiC-Ni particle-reinforced coating

The microstructure of a laser-clad TiC-Ni particle-reinforced coating on 1045 steel was studied by scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), and ion microprobe mass spectroscopy (IMMS). The microstructural constituents of the clad layers (CLs) were analyzed to be TiC particles, γ-Ni primary dendrites, and interdendritic eutectics of γ _e -Ni plus M₂₃(CB)₆ and M₆(CB) carboborides. Three growth mechanisms of the original TiC particles were found: (1) stepped lateral growth at the edges, (2) radiated and cylindrically coupled growth at the edges, and (3) bridging growth of the clustered particles. Ordered and modulated structures were found in the original TiC particles. In addition to the original TiC particles, fine TiC particles precipitated from the liquid phase and γ-Ni solid solution during laser cladding. The microstructures of the bonding zones (BZs) were intimately associated with laser processing parameters. The BZs of the clad coatings can be categorized into three types according to the combination of the CL with heat-affected zone (HAZ): (1) straight interface combination, (2) zigzag connection, and (3) combination by partial melting of prior austenitic grain boundaries of the substrate. The straight interface BZ consists of the γ-Ni solid solution only, but in the other two types of combinations, the BZs consist of γ-Ni primary dendrites, γ-(Fe, Ni)/M₂₃(C, B)₆ eutectics, and martensite of the substrate. The microstructural evolution of the CLs was discussed. The formation and phase transformation models of the BZs were proposed.     

激光熔覆Fe-Cr-Co-W合金系熔覆层硬质相的微观形貌与摩擦行为

为分析Fe-Cr-Co-W合金系熔覆层的冶金结晶过程和耐磨硬质相的微观形貌与形成机理,解释Fe-Cr-Co-W合金系熔覆层提高耐磨性机理,采用激光熔覆工艺在Q235钢表面熔覆不同成分的Fe-Cr-Co-W系合金粉末,并获得一定厚度的熔覆层,进行了激光熔覆层金相组织分析和物相测试,对不同成分Fe-Cr-Co-W系熔覆层进行了干摩擦对比试验,研究了熔覆层的组织结构和干摩擦之后的组织形貌,并测试了硬质相的硬度。结果表明,熔覆层组织致密,与基体组织达到完全冶金结合,熔覆层结构主要为在γ-Fe基体上分布着叶脉状硬质相,结合扫描电镜能谱分析和X射线衍射分析结果,该叶脉状硬质相为Co3W3C。在M-200试验机上干摩擦后的熔覆层表面形貌中,叶脉状硬质相Co3W3C在熔覆层表面起到支撑作用,浮凸于基体组织表面,减少了基体组织的磨损,起到减磨的作用。随着W和Co元素含量的增加,叶脉状硬质相Co3W3C的含量增加,摩擦系数呈现减小的趋势,在相同的试验条件下,不同含量Fe-Cr-Co-W系熔覆层磨损最小失重是Fe-Cr系熔覆层的1/60。创新点： 增加W和Co元素可显著提高熔覆层耐磨性,最高可达60倍;分析解释了熔覆层的组织结构和形成机理,发现并着重分析了熔覆层硬质相叶脉状Co3W3C的物相组成和耐磨机理,为激光技术在金属材料零部件的失效修复和表面强化提供了理论和实践参考。     

镍基复合材料涂层的激光熔覆制备及表征

利用激光熔覆技术在在0Cr18Ni9奥氏体不锈钢表面制备了NiCr/Cr3C2-MoS2-BaF2复合材料耐磨自润滑涂层,采用X衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）分析了熔覆层的物相组成及显微组织,采用显微硬度计测试了涂层沿层深方向的显微硬度分布,并在室温环境下对涂层进行干滑动摩擦磨损试验。结果表明：涂层主要由γ-( Ni,Fe)共晶化合物、碳化物硬质Cr7C3、CrS以及少量的MoS2润滑相和少量BaF2组成,熔覆层的显微硬度平均值约为783 HV0.2,是基体的2.44倍,熔覆层总体摩擦因数和磨损率明显低于基体,磨损率约为基体的1/5。磨损过程中产生的润滑氧化膜有利于提高其耐磨损性能。     

Alloy design,microstructural characteristics,strength and toughness properties of Fe-based laser-clad layer

Abstract

Remanufacturing technologies such as submerged arc welding and thermal spraying are conventionally used to extend the service lives, and to improve performance of, engineering components. In the case of components such as the cold rolling mill work-roll, which are required to operate under conditions of high load and impact, these technologies have severe limitations. Laser cladding offers an attractive alternative. However, problems exist due to cracks arising during the cladding process and difficulties in ensuring a tough layer which limit the practical application of laser cladding technology.     

AZ91D镁合金激光熔覆Al-Si涂层微观组织及热力学分析

以Al-Si共晶成分合金粉末为熔覆材料在AZ91D镁合金表面进行了激光熔覆试验.采用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪分析了涂层的微观组织,并利用Thermo-Calc软件分析了涂层的相组成、相成分及结晶转变过程.结果表明,涂层微观组织分为两层,上半层为Al₁₂Mg₁₇基体上均匀分布着Mg₂Si树枝晶和细小的Al₃Mg₂针状相,其结晶过程为液相→液相+Mg₂Si→Mg₂Si+Al₁₂Mg₁₇→Mg₂Si+Al₁₂Mg₁₇+Al₃Mg₂;下半层由Mg₂Si颗粒、α-Mg树枝晶和(α-Mg+Al₁₂Mg₁₇)共晶组织组成,其结晶过程为液相→液相+Mg₂Si→液相+Mg₂Si+α-Mg→Mg₂Si+α-Mg+(α-Mg+ Al₁₂Mg₁₇)共晶组织.研究结果对AZ91D合金表面激光熔覆Al-Si合金涂层微观组织及其转变过程分析具有指导意义.     

摩擦轧压表面处理及退火处理中纯钛的微观组织与织构演化(英文)

通过一种新的摩擦轧压表面处理工艺(FRSP)对纯钛板材表面进行加工,引入的应变沿材料厚度方向成梯度分布。采用光学显微镜、X射线衍射对FRSP加工后的纯钛的微观组织进行观察发现在钛材表面形成了超微细晶粒,且具有明显织构,其方向与FRSP的加工方向有关。另外,对FRSP处理后的钛材在不同温度和时间下进行退火处理,通过EBSD研究织构的形成及其在退火过程中的演变规律。结果表明:在低温退火过程中,钛板材表层主要存在FRSP后形成的织构,而原有的典型轧制织构减少,可见,通过FRSP及后续退火可有效地控制钛材表面的微观组织与织构。     

等离子喷涂和激光熔覆热障涂层隔热性能比较

采用多种方法制备不同类型的Al2O3-13％TiO2热障涂层,即等离子喷涂常规涂层、纳米结构涂层及激光熔覆纳米结构涂层．在分析三类涂层微观组织的基础上,对其隔热性能进行了比较．结果表明,即等离子喷涂常规陶瓷涂层呈典型的层状堆积特征,纳米结构涂层都为特殊的两相结构,其中部分熔化区由类似的残留纳米粒子组成,等离子喷涂纳米结构涂层的完全熔化区为片层状结构,而相应的激光熔覆涂层的完全熔化区则为细小等轴晶．在相同条件下,等离子喷涂纳米结构热障涂层具有最好的隔热性能,而激光熔覆纳米结构涂层的隔热性能要好于等离子喷涂常规涂层．     

Monel合金表面激光熔覆镍基合金的组织及摩擦磨损性能

利用激光熔覆技术在Monel 400合金表面制备了镍基合金改性层.采用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪、显微硬度计及销一盘磨损试验机对镍基合金改性层的组织形貌、成分、结构、硬度及摩擦磨损性能进行了研究.结果表明,Monel合金表面镍基合金改性层的组织主要由γ-Ni固溶体、多元共晶体及一些初生沉淀相组成.选择优化的激光辐照工艺进行激光熔覆处理,可获得性能优异的镍基合金改性层,与Monel 400合金基材相比,镍基合金激光改性层的显微硬度是基体的7倍,摩擦系数明显降低,相对耐磨性提高了8.6倍.     

环形件惯性摩擦焊接过程塑性区演化的数值模拟研究

基于弹塑性有限元理论,采用特殊的摩擦模型描述工件的摩擦行为,建立了GH4169环形件惯性摩擦焊接过程的热力耦合模型。计算并分析了惯性摩擦焊接过程中接头塑性区的分布、扩展规律及其与工件轴向缩短的关系,并计算了塑性区金属塑性变形速率的分布和变化情况。对摩擦焊接过程中塑性区的分布规律做了定性的实验验证,塑性区分布的计算结果和实验结果吻合较好。     

注塑模电刷镀纳米复合涂层的耐磨性研究

利用电刷镀技术制备了含SiO2纳米颗粒和石墨粉的非晶态Ni-P合金复合镀层，并对其摩擦磨损性能进行了研究，研究表明，该复合镀层有较高的显微硬度，良好的耐磨性及减摩性，模具试验表明，复合镀层有效地降低了干摩擦状态下注塑模推管与摩擦件的表面划伤与金属转移。