激光功率对CoNiCrAlY熔覆涂层显微组织及硬度的影响

利用激光熔覆技术在Inconel718基体上制备了CoNiCrAlY涂层。在相同扫描速度7mm/s、光斑直径4mm下,研究了激光功率对CoNiCrAlY熔覆涂层宏观形貌、截面组织以及显微硬度的影响。结果表明,熔覆层的宏观形貌在激光功率为2200W时质量最优,熔覆层表面连续且平整,波浪起伏较小。随着激光功率的增加,激光能量增加,熔覆层的几何尺寸增大。当激光功率为1400W时,气体未完全逸出熔池就冷却凝固,涂层顶部出现气泡、孔隙等缺陷;当激光功率为2200W时,不再出现明显的气泡和孔隙。随着激光功率的增加,熔覆材料吸收的能量越来越多,导致晶粒长大,熔覆层呈现柱状晶高度越来越大,树枝晶越来越多而胞状晶越来越少的组织形态。当激光功率为1800W时,熔覆层整体形貌和组织的质量最好,熔覆层与基体结合紧密,没有气泡或孔隙,形成了性能良好的冶金结合,平均显微硬度最高。     

超声辅助H13模具钢表面激光熔覆强化层组织分析

H13模具钢在制造业有广泛的应用,大多数的工作环境比较恶劣,表面经常会出现各种失效问题,因此需要对其表面进行强化处理. 单一进行激光表面强化处理时,强化层的性能往往达不到预期需求,进而采用超声辅助的方法进行强化涂层的制备. 基于超声辅助激光熔覆的过程中,通过对H13模具钢进行熔覆强化层的制备,探究超声功率对熔覆层尺寸及微观组织的影响. 结果表明,施加超声振动后增大了熔池表面的润湿性,焊缝表面变得相对平坦,超声振动使熔覆层内的元素分布更加均匀,晶粒更加细化,施加超声振动后的熔覆强化层显微硬度比未施加超声振动提高了21%. 用激光熔覆修复模具的同时施加超声振动,可以大幅度的提高模具表面的各种力学性能,延长模具的服役时间.     

超声振动在激光熔覆中的应用研究进展

为改善激光熔覆过程中存在的问题,将超声振动引入到激光熔覆的过程中,使熔覆层气孔和裂纹减少、晶粒细化、应力集中现象减弱、元素分布均匀,并最终改善熔覆层的显微硬度和耐磨性。对超声振动作用于激光熔覆时的施加方式、不同的工艺参数等因素对涂层质量的影响进行了分析,指出了超声辅助激光熔覆技术存在的问题和进一步的发展趋势。     

激光功率对超声辅助激光熔覆Al2O3-ZrO2陶瓷力学性能的影响

采用激光熔覆工艺在Ti-6Al-4V合金基体上制备Al₂O₃-ZrO₂陶瓷层,探讨在超声辅助下不同激光功率对熔覆层形貌及性能的影响。通过金相显微镜,X射线衍射,扫描电镜,显微硬度测试仪及摩擦磨损试验机研究了熔覆层的宏观形貌,截面形貌,物相组成,微观结构,显微硬度和磨损行为。结果表明:随着激光功率的增加,熔覆层稀释率先增加后降低,激光功率从1100 W增加到1500 W时,稀释率分别为65.86%、68.55%、76.04%、71.57%和68.23%;熔覆层主要由TiAl、TiO和ZrO₂组成;随着激光功率的增加,熔覆层显微硬度呈现先增加后减小的趋势;与其他3种熔覆层(激光功率为1300、1400和1500 W)相比,激光功率为1200 W的熔覆层平均摩擦因数相对较低,约为0.27,该熔覆层的磨损机理为磨粒磨损,其他3种熔覆层的磨损机理为磨粒磨损和粘着磨损。     

外圆表面送粉激光熔覆ZrO2/Ni60A复合涂层组织及硬度

在304不锈钢外圆表面激光熔覆镍基氧化锆金属陶瓷粉末,对激光工艺参数优化,制备工艺性能良好的熔覆层。研究了激光工艺参数对熔覆层宏观形貌、显微组织和硬度分布的影响。结果表明:激光功率为1.5 kW时,涂层硬度最佳;随着扫描速度的增大,熔覆层的组织有细化的趋势;通过优化扫描速度,可得到显微硬度较高,且沿熔覆层表面垂直方向的硬度分布变化不大的熔覆涂层。     

激光熔覆工艺参数对熔覆层组织和性能的影响

在45钢表面进行激光熔覆WC-12Co合金涂层的试验,利用SEM对熔覆层的微观组织进行了分析,测试了熔覆层的显微硬度.结果表明,激光工艺参数对熔覆层的组织和硬度有很大影响,随能量密度的增加,熔覆层的显微硬度降低.激光功率不同,对流作用不同,激光功率较大,熔池中合金元素的分布比较均匀.     

超声振动对激光熔覆涂层组织与性能的影响

目的改善传统激光熔覆涂层中常出现的气孔和裂纹等缺陷,提高涂层整体质量和使用性能。方法首先利用粘接剂将镍包WC合金粉末预置于Q235基体材料上,采用正交试验得到的最优参数(激光功率P=1600 W,光斑直径d=5 mm,扫描速度ν=4 mm/s)进行熔覆试验,整个熔覆过程使用20 kHz的超声波发生器,以空气为载体,向激光熔池中同步施加超声振动,然后分别使用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度仪及万能摩擦磨损试验机(UMT),对涂层的显微组织、元素成分及物相、显微硬度和耐磨性能进行测量分析。结果施加超声振动后涂层的晶粒更加细小,主要由细小等轴晶和少量枝晶组成,涂层中气孔和裂纹明显减少,Cr、Ni、W、C等元素分布趋于均匀,涂层物相主要由固溶体γ-(Ni, Fe)、金属间化合物Ni3Fe、WC、Cr23C6等组成。施加超声振动后涂层平均显微硬度为937HV,与未施加超声振动的涂层相比提高了13%,摩擦系数为0.43,降低了约26%,耐磨性能提高了44%。结论利用空载式超声振动辅助激光熔覆,可使制备出的涂层质量显著改善,微观组织更加致密,硬度、耐磨性得到提升。     

Al2O3对激光熔覆镍基涂层耐磨性的影响

研究Al2O3对激光熔覆镍基涂层耐磨性的影响。通过显微组织的观察,硬度测试和耐磨性测试,结果表明,添加Al2O3具有改变显微组织和激光熔覆层性能的作用。显微组织得到了细化,耐磨性得到显著的提高。     

钛合金表面激光熔覆复合涂层的显微组织与性能

以Ti和B的混合粉末为原料,采用激光熔覆方法在Ti-6Al-4V基体表面激光熔覆制备了TiB/Ti复合涂层。采用XRD、扫描电镜、硬度测试和摩擦磨损分析等方法研究了不同激光功率参数下制备的TiB/Ti复合涂层的物相结构、显微组织、硬度和耐磨性能。结果表明:涂层的物相组成主要为Ti和TiB两相;扫描功率为3000 W和3500 W下激光熔覆层的组织较均匀;扫描功率为2500 W和3500 W制备的涂层硬度值约为基体硬度的2～3倍;扫描功率为3000 W下的熔覆涂层硬度相对较高,其平均硬度值约为1199.6 HV0.2,约为基体硬度的3～4倍,其摩擦系数大约为0.32,磨损率明显低于基体,约为基体的14.8%。     

激光功率对高速激光熔覆Ni/316L层组织与力学性能的影响

为研究高速激光熔覆Ni/316L层组织与力学性能随激光功率的演变规律,分别采用1.1、1.3 和1.5 kW激光功率在Q235钢表面熔覆Ni/316L层。采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、显微硬度计、冲击试验机及Knoop压痕法研究了熔覆层的显微组织、显微硬度、冲击性能与弹性模量。结果表明,激光功率为1.1 kW时熔覆层内部晶粒生长取向存在垂直于界面生长和与界面成一定角度交叉生长两种模式,并含有少量孔隙等缺陷,熔覆层/基体界面元素成断崖式分布,二者互扩散程度较低。随着激光功率升高,熔覆层晶粒转变为以垂直于界面生长为主,且涂层内部致密性高,缺陷较少,熔覆层/基体界面元素互扩散程度提升。激光功率对熔覆层硬度、冲击性能都存在显著影响,但是对弹性模量的影响较低。不同激光功率下,熔覆层最大硬度均出现在距界面100 μm左右的区域;功率从1.1 kW提升至1.5 kW时熔覆层熔合区最大硬度提高约50%;功率为1.5 kW时,试样的冲击性能较基体提高约20%。     

激光功率对TC4熔覆涂层组织及性能的影响

目的 探究超快激光功率对TC4钛合金表面熔覆TC4粉末复合涂层组织及其性能的影响。方法 用超快激光器在TC4基体上制备TC4合金熔覆层。进行了1 000、1 500、2 000 W 3组功率参数的试验,利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、EDS能谱仪、电化学工作站、显微硬度计、摩擦磨损仪,对熔覆层的显微组织、物相结构、耐腐蚀及力学性能进行分析测试。结果 试件的熔覆质量受功率参数的影响,功率较低会导致熔覆层较浅,而功率过高又会导致基体因过烧损坏。3组功率参数下组织分别以细小颗粒胞状晶、细针状树枝晶、粗大树枝晶为主,随着功率的增大,组织开展方向越发规律,同时组织数量和密度都呈下降趋势。激光功率对熔覆层的元素变化影响很小,形成了TiN、Ti2N等硬质相,涂层硬度和抗磨损性能显著增强,硬度最高可达840.5HV。功率为1 000~2 000 W时,磨损性能先增加后降低,功率为1 500 W时抗磨损性能最佳,功率为2 000 W时因功率过高导致抗磨损性能反而比基体更低。同时功率为1 500 W时也具有最高的腐蚀电位和最低的腐蚀电流密度,涂层的耐腐性能最强。结论 合适的扫描功率参数具有最好的熔覆层质量、最佳的硬度和耐蚀耐磨性能。激光功率为1 000~2 000 W时,功率参数P=1 500 W时,熔覆层的综合性能最好。     

工艺参数对钛合金激光熔覆 CBN 涂层几何形貌的影响

目的获得制备形貌较佳的CBN激光熔覆层的工艺参数。方法以CBN粉末为熔覆材料,在TC11钛合金表面制备CBN熔覆层。设计正交试验,利用金相法检测熔覆层的几何形貌参数,研究工艺参数(激光功率、扫描速度、离焦量、预置层厚度)对涂层几何形貌的影响规律。结果随着激光功率、扫描速度、离焦量和预置层厚度的增大,熔覆层宽度、高度以及熔池深度都发生相应的改变。其中扫描速度对熔覆层形貌的影响最大,其次为激光功率和预置层厚度,离焦量的影响最小。随着激光功率增大,熔覆层宽度先增大后减小,熔覆层高度逐渐降低,熔池深度逐渐增大。扫描速度、离焦量和预置层厚度的增加都导致熔覆层宽高和熔池深度的减小。结论最优的工艺参数为:激光功率1400W,扫描速度4mm/s,离焦量35mm,预置层厚度0.4mm。     

不同送粉速度对TC4钛合金表面激光熔覆的影响

采用光纤激光对TC4钛合金表面进行熔覆改性,研究送粉速度对熔覆工艺过程和熔覆层性能的影响。采用高速摄像机拍摄了加热粉末在空间的分布形貌,采用光学显微镜观察了熔覆层横截面形貌,采用EDS分析了熔覆层的氮含量分布,并测量了熔覆层横截面的显微硬度。实验表明,送粉速度较小时,粉末吸收少量激光能量,熔池较大,熔覆层宽而浅;送粉速度较大时,粉末吸收大量激光能量,熔池较小,熔覆层窄而深。当送粉速度较大时,熔覆层的氮元素含量和显微硬度均分布基本均匀,无明显梯度;随送粉速度增加,熔覆层显微硬度会增加,并稳定在约9.3 GPa。     

Effects of process variables on interfacial quality of laser cladding on aeroengine blade material GH4133

Consecutive layer of a cobalt alloy, stelliteX-40, were deposited onto a GH4133 superalloy plate. The microstructure and mechanical properties of laser cladding were examined. An inappropriate combination of laser power, scanning velocity or pre-placed powder height can result in the formation of incomplete fusion interface between the cladding layer and substrate, or reheat cracking along the coarse grain boundary in the heat-affected zone (HAZ) after ageing treatment. The SEM and energy dispersive spectroscopy (EDS) show the absence of precipitate particles within the reheating crack with similar average compositions for the crack and the substrate. The plastic deformation due to residual thermal stress induced by thermal cycle of laser cladding process is concentrated on the coarse grain boundaries within the HAZ as grains are strengthened by precipitating particles during the aging process. This concentrated plastic deformation is mainly responsible for reheat cracking. The laser cladding layer with integrated melt interface and without reheat cracking can be obtained by optimizing laser power, scanning velocity and powder thickness. The experimental results of microhardness show the homogenous property distribution within the material after the ageing treatment.     

Effect of power on microstructure and properties of laser cladding NiCrBSi composite coating

A laser clad NiCrBSi composite coating was fabricated on the surface of 42CrMo steel using 6?kW fibre laser. The morphology and composition of the composite coating formed under different powers were studied using scanning electron microscopy, energy-dispersive spectroscopy, X-ray diffraction spectroscopy. The microhardness and wear resistance were measured with a MICROMET-5103 digital microhardness tester and a MM-200 ring-block wear testing machine, respectively. The results showed that the cladding layer and the substrate have good metallurgical bonding. The microstructure nearing the fusion line is a columnar grain and that of the cladding layer is mainly a cellular grain. The main phases of the laser cladding layer are γ-Ni, (Fe,Ni), M₇C₃, M₂₃C₆ and CrB. The dilution rate of the laser cladding layer increased with the increase of laser power. The microhardness of the cladding layers decreased with the increase of laser power, and wear resistance of the cladding layer first increased and then decreased with the increase of laser power. When the laser power was 2000?W, the wear resistance of the composite coating was at its highest.     

Laser cladded AlCuFe＋Sn quasicrystalline compositecoatings

Al-Cu-Fe Sn quasicrystalline(QC) composite coatings with different volume fractions of Sn, i. e. 12%,20% and 30%, were prepared by laser cladding technique. The effects of soft phase Sn and processing parameters on the microstructure, microhardness and frictional behavior of the coatings were investigated. The results show that after laser cladding, /-phase existing in the powder is decomposed and element Sn reacts with Cu, forming β-CuSn. The volume fraction of Sn addition has less obvious effect on the microstructure, microhardness and friction performance than that of plasma sprayed coatings. The best performance in terms of microhardness and friction are obtained for the coating containing 20% Sn additions prepared with the laser power of 950 W and scanning velocity of 3 mm/s.     

扫描速度对激光熔覆Al基非晶复合层组织与性能的影响

目的在5083铝合金表面激光熔覆制备Al-Ni-Y-Co-La非晶复合熔覆层,并研究扫描速度对熔覆层组织与性能的影响规律。方法采用YAG:Nd激光器,在扫描速度分别为200、300、400 mm/min下制备Al基非晶复合层,并采用金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、硬度仪、摩擦磨损试验机观察熔覆层微观组织及测试其显微硬度及耐磨损性能。结果熔覆层主要由α-Al相、Al3Y及Al4Ni Y等金属化合物相组成。随着扫描速度的增加,熔覆层组织由粗大的条(柱)状晶向细小的等轴晶转变,当扫描速度大于300 mm/min时,熔覆层内存在部分非晶复合区域。熔覆层平均显微硬度大于250HV0.1,当扫描速度为300 mm/min时,熔覆层显微硬度最高达300HV0.1。低载荷下,扫描速度为200、300、400 mm/min时的熔覆层和基体的平均摩擦系数分别为0.384、0.288、0.304、0.571,平均磨损体积分别为7.586×10~7、2.516×1~07、5.027×10~7、45.638×10~7μm3,熔覆层平均摩擦系数和磨损体积较5083基体均显著降低。结论采用激光熔覆技术能够制备Al基非晶复合层。当扫描速度为300 mm/min时,熔覆层具有最佳的成形性和耐磨损性能;当扫描速度进一步增大至400 mm/min时,熔池拖带基体翻卷上浮导致成分严重偏析,使熔覆层的成形性和耐磨损性能下降。     

超声冲击细化FGH95镍基高温合金激光熔覆层组织

采用超声冲击工艺对FGH95镍基高温合金激光熔覆层进行处理. 利用金相显微镜分析超声冲击前后激光熔覆层微观组织的变化特征,采用图像分析软件Image-Pro Plus测量晶粒尺寸,并对超声冲击处理前后熔覆层截面的显微维氏硬度进行了对比分析. 结果表明, 超声冲击处理后熔覆层发生塑性变形,并沿深度方向晶粒具有不同程度的细化. 强塑性变形区内位错塞积现象显著,熔覆层组织形成细化的小晶块;次塑性变形区深度范围为0.1~0.25 mm,其微观组织中存在大量细化的树状枝晶;微塑性变形区内等轴晶细化至5.4 μm,细化深度达0.7 mm. 超声冲击处理后熔覆层显微维氏硬度显著增大,表面显微维氏硬度值最大为594.25 HV,相比未经冲击熔覆层提高1.3倍.