Ni基合金与WC混合粉末的激光熔覆层组织

为了提高矿山机械零部件的耐磨性能及使用性能,采用激光熔覆方法在45#钢基体上制备了Ni基合金与WC混合粉末的复合涂层,研究了熔覆层的物相组成、WC颗粒在Ni基合金涂层中的分布,以及加入50%WC颗粒后Ni基合金涂层的裂纹敏感性、显微组织、成分及硬度。结果表明,合理的工艺参数使WC颗粒分布均匀,与基体结合牢固,并保持原始的形状;熔覆层内没有裂纹产生;熔覆层与基体之间形成了冶金结合;熔合线附近由亚共晶组织(初晶的富Ni奥氏体γ-Ni与共晶组织)构成;熔覆层中上部由过共晶组织(初晶的碳化钨与共晶组织)构成,初晶碳化钨的形态有珊瑚状、等轴晶状、柱状及交互结晶状等;激光熔覆层硬度是45#钢基体的5倍以上。     

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。     

WC含量对激光熔覆Al_2O_3/TiO_2涂层组织与性能的影响

采用激光熔覆技术在钛合金(Ti-6Al-4V)表面制备了Al_2O_3/TiO_2涂层,研究了添加不同含量WC对熔覆层裂纹和组织性能的影响。利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线能谱仪(EDAX)、X射线衍射分析仪(XRD)和显微硬度计研究了激光熔覆涂层的显微结构,分析了涂层的裂纹率、成分分布、相组成和显微硬度分布情况。结果表明:当WC含量为0%~20%(质量分数)时,随着WC的增加,涂层表面裂纹明显减少;添加20%WC时,熔覆层表面无裂纹,涂层与基体结合良好;添加30%WC时,熔覆层表面裂纹明显增多,涂层与基体结合区产生较大裂纹,并伴有一些细小的气孔。熔覆层内有许多未熔的Al_2O_3颗粒,同时,随着WC含量的增加,涂层的晶粒越来越细化,组织分布更加均匀,涂层的显微硬度明显增大。     

激光熔覆涂层增韧改性方法的研究进展

激光熔覆涂层能够改善金属表面性能,实现表面强化,然而常发现由于涂层韧性降低,涂层表面出现裂纹缺陷问题。概述了激光熔覆涂层由于韧性降低造成裂纹的原因,包括温度梯度差引起的内应力、激光熔覆层中的应力集中以及熔覆层中的微小气孔等。同时归纳了影响激光熔覆层韧性的因素,包括熔覆材料的选择、激光熔覆工艺参数的设定以及熔覆材料的热处理方式等。在此基础上,重点阐述了近年来改善激光熔覆涂层裂纹缺陷问题的进展,并从中寻找增强激光熔覆涂层韧性的方法,包括在熔覆粉体中加入复合陶瓷增强相和稀土元素粉末等改变熔覆粉体组成、在基体与熔覆层之间增加过渡层、改变激光熔覆功率和扫描速率以及光斑直径等工艺参数、对熔覆前基体的预热和熔覆后涂层的热处理、外加超声振动和电磁场以及超声振动与电磁场的耦合等能场辅助等。针对各种增强激光熔覆涂层韧性方法的不足,探讨今后激光熔覆涂层增韧改性方法的研究前景。     

激光熔覆微纳米WC颗粒增强镍基金属陶瓷涂层的裂纹研究

采用激光熔覆技术在45钢表面制备了微纳米WC颗粒增强镍基金属陶瓷涂层,研究了不同含量WC颗粒涂层的开裂行为。结果表明:当涂层中加入的WC含量分数不超过20%时,涂层具有较好的韧性,采用合适的激光熔覆工艺可以制备出无裂纹的Ni基金属陶瓷涂层。当涂层中WC质量超过30%时,涂层脆性增加,且其开裂敏感性随WC含量的增加而增加。涂层内的裂纹主要有萌生于涂层表层的粗大裂纹及萌生于气孔的内部微裂纹等。涂层中的微裂纹扩展机制主要为颗粒与基体间的界面脱粘以及基体金属的韧性开裂。涂层中未出现微米级颗粒增强金属陶瓷常见的颗粒开裂现象。     

激光熔覆WC-Ni基超硬梯度复合涂层的组织与性能

利用激光宽带熔覆技术在45钢表面制备了WC-Ni基超硬梯度复合涂层.对激光熔覆层用SEM、EDS、XRD进行观察和分析.对比研究了单一熔覆层、梯度熔覆层的熔覆层形貌、缺陷状态、硬度及其分布.结果表明,单一熔覆层易出现宏观裂纹、界面处熔合差等缺陷;梯度激光熔覆层逐级过渡的结合形式缓解了应力集中,使应力合理分布.在优化的工艺参数下,通过连续控制微观结构要素,可以实现成分、组织的梯度变化,获得无气孔、无裂纹的梯度熔覆涂层.其中,梯度熔覆层组织主要是由γ-Ni、WC等相组成,涂层的硬度值从熔覆层至基体呈梯度降低趋势,外层平均硬度可达2000 HV0.1以上.     

激光-感应复合熔覆WC-Ni涂层极限条件研究

为解决熔覆层易开裂、熔覆效率低的问题以及合理地选择工艺参数.进行了激光-感应复合熔覆Ni基WC涂层的实验,定义了激光高速扫描下的极限熔覆状态,研究了激光比能与粉末面密度对熔覆层宏观形貌的影响规律.结果表明,最小激光比能、最大熔覆层厚度、接触角均与最大粉末面密度呈线性关系;激光-感应复合熔覆速度达3000 mm/min,送粉率达82.7 g/min,相对单纯激光熔覆技术的效率提高了近5倍,而且获得的Ni60A+20%WC涂层经检测无裂纹.     

蠕墨铸铁激光熔覆镍基WC合金涂层的性能研究

为研究蠕墨铸铁表面激光镍基/WC复合涂层的性能,利用SEM、EDS、摩擦磨损测试分析了激光功率、高温处理对熔覆层横截面微观组织、显微硬度、耐磨性的影响;考察了稀土元素对熔覆层裂纹的改善作用。结果表明:在其他激光参数不变的情况下,激光功率较小时熔覆层质量、硬度与耐磨性更好;加入稀土氧化物CeO_2粉末能有效改善熔覆层中裂纹的产生;适当的高温热处理能提升熔覆层性能。在本实验条件下,熔覆层所能承受最高温度为800℃,超过该温度,熔覆层质量与硬度均有所下降。通过调控工艺参数和添加稀土元素,会改善熔覆层的质量与性能。     

激光辐照区中心温度对高速钢刀具熔覆WC/Co陶瓷层裂纹与组织的影响

目的 研究M2高速钢刀具表面激光熔覆WC/Co陶瓷层的辐照区中心温度对熔覆层边界裂纹、组织的影响规律与裂纹产生机理.方法 采用IPG光纤激光器在M2高速钢刀具表面制备WC/Co陶瓷熔覆层,对多因素激光工艺参数进行耦合,用刀具基体表面辐照区的中心温度(T)和作用于单位质量粉末的中心温度(η)对熔覆层进行分析.运用显微硬度计、SEM、EDS等手段表征熔覆层的宏观形貌、显微硬度与组织.结果 T小于3535 K时,熔覆层通常表现为单边裂纹;T达到4329 K时,熔覆层裂纹长度及宽度成倍增加并沿结合线的方向扩展;T达到5009 K以上时,熔覆层纵向贯穿裂纹数量增加,熔覆层内部开始出现大面积的组织缺陷.η小于19884 K/g时,熔覆层最高硬度数值与其近乎成等比增长趋势,熔覆层主要由WC胞状晶、W2C枝晶为主要强化相的不规则组织构成;η为19884 K/g时,熔覆层最高硬度为1400HV;η达到19884 K/g以上时,熔覆层最高硬度值逐渐下降,熔覆层组织继续长大并开始团聚,逐渐形成以WC为主要强化相的块状组织结构;η超过23614 K/g时,熔覆层左右边界结合区出现比较明显的富WC陶瓷层.结论 在辐照区中心温度小于3535 K时,WC/Co陶瓷层内裂纹可以较为稳定地控制在熔覆层边界处.裂纹的源头多在熔覆层与基体结合的左右边界处,随着中心温度升高,裂纹沿熔覆层结合线方向扩展延伸.作用于单位质量粉末的中心温度对陶瓷熔覆层最高显微硬度的影响最为明显.η较低时,激光温度梯度与熔凝速度之比对陶瓷熔覆层的组织形态和硬度影响更大;η较高时,冷却速度对陶瓷熔覆层的组织形态和硬度影响更大.陶瓷熔覆层边界裂纹的产生和扩展与熔覆层和基材的物性参数差异、温度梯度变化、基材翘曲变形、陶瓷相分布情况有关.     

双层WC颗粒增强铁基体复合熔覆层的组织和性能研究

采用氩弧熔覆(GTAW)技术在45号钢表面制备了双层WC颗粒增强铁基体复合涂层,通过SEM,XRD和EDS分析了熔覆层的显微组织和相组成,并测试了熔覆层的显微硬度.结果表明:双层复合熔覆层内未见明显裂纹、夹杂等缺陷,与基体呈冶金结合;熔覆层的显微组织由未熔WC颗粒、灰色等轴状初晶和鱼骨状共晶碳化物组成;复合熔覆层的显微...