Q235D激光熔覆实验研究

在Q235D钢表面激光熔覆Fe基合金粉末,通过对熔覆层外观形貌、表面硬度、金相组织和显微硬度的对比分析得出了双层熔覆时的最优工艺参数,当两层工艺参数相同且均为:激光功率600W、扫描速度2mm/s、搭接率24.2%、送粉电压10V时,所得熔覆层的表面较为平整均匀,通过金相组织分析发现,基体与熔覆层的冶金结合性较好,无裂纹,并且基本无气孔出现,熔覆层的显微硬度显著高于基体且从熔覆层→过渡区→基体呈梯度降低。在两熔覆层交界处,显微硬度从界面处往第一熔覆层方向先减小后增加直到最高值,从界面处往第二熔覆层方向显微硬度呈阶梯状上升逐渐增加到熔覆层硬度的最高值,尽管两熔覆层交界处显微硬度有所降低,但是仍然大大高于基体的显微硬度,对熔覆层性能基本无影响,在工业生产中有着较好的发展前景。     

Y2O3对45钢表面激光熔覆镍基合金的影响

研究了Y2O3对镍基合金激光熔覆层显微组织、相结构以及性能的影响。结果表明加入Y2O3的镍基激光熔覆层显微组织细小均匀，且不出现微裂纹。熔覆层形成的物相有Fe-C，Fe-B和NiCrFe等。与纯镍基熔覆层相比，加入Y2O3的镍基熔覆层显微硬度有较大提高，其耐磨性能比淬火和软氮化后明显提高；加稀土的激光合金化比不加稀土的激光合金化的耐磨性要有所提高。     

45钢表面激光熔覆Fe基粉末实验研究

利用Fe基合金粉末在45号钢表面进行激光熔覆实验,通过对不同工艺参数下的熔覆层宏观外貌、表面硬度、金相组织和显微硬度进行对比分析发现,当工艺参数为:激光功率800W、扫描速度2mm/s、送粉电压12V、搭接率28.5%时,得到的熔覆层表面比较均匀平整光滑,熔覆层组织主要为晶粒尺寸细小均匀的等轴晶,其组织性能较好,熔覆层及界面处无裂纹和气孔出现,基体与熔覆层之间出现了较为明显的白亮层说明两者冶金结合比较牢固,熔覆层显微硬度分布比较均匀并且与基体相比提高了一倍,其表面机械性能得到提升,在工业生产中有着较高的研究应用价值和广阔的发展前景。     

激光熔覆镍基碳化钨工艺研究

利用IPG光纤激光器YLR-3000激光加工系统,探究45#钢表面多道激光熔覆自熔性镍基碳化钨粉末最佳工艺参数。首先通过改变单因素变量,得出单道激光熔覆时最佳激光功率、送粉电压和扫描速度,进一步确定离焦量和搭接率的选取,最后进行激光熔覆梯度涂层实验。单道实验中最佳工艺参数为激光功率1200W、送粉电压7V、扫描速度2mm/s,离焦量3mm,表面洛氏硬度(HRC:60)是基体(HRC:22)的3倍;当Ni60A粉末作为底层材料时,平均洛氏硬度是基体(HRC:22)的2.5倍,熔覆层厚度均匀且熔池深度基本保持不变,第一道与最后一道熔覆层的高度差仅为0.10mm,当Fe基合金粉末作为底层材料时,高度差0.28mm;熔覆层组织晶粒的形状在扫描方向上呈现出逐渐增大,熔覆层底层与上层冶金结合很好,其组织晶粒过度连续;熔覆层上层显微硬度分布均匀,约是基体的3倍。激光熔覆梯度涂层材料且上层材料为自熔性镍基碳化钨粉末时,底层材料选择Ni60A粉末,得到的涂层成形质量更佳,最佳工艺参数为激光功率1200W、送粉电压7V、扫描速度2mm/s、离焦量3mm、搭接率25.47%。     

激光熔覆与激光-感应复合熔覆WC-Ni60A涂层的结构与性能特征

对单纯激光熔覆与激光-感应复合熔覆Ni60A+35%WC涂层的几何外形、稀释率、WC颗粒分布、显微组织与抗干滑动磨损性能进行对比分析。结果表明,单纯激光熔覆的最大激光扫描速度与最大送粉量仅为600 mm.min–1与25 g.min–1,当激光-感应复合熔覆采用相同的工艺参数时,复合熔覆层的宽度、热影响区、稀释率均大于单纯激光熔覆层,厚度却小于单纯激光熔覆层,WC颗粒与析出的碳化物不均匀地分布于复合熔覆层内,复合熔覆层的抗干滑动磨损性能比单纯激光熔覆层的差。但是,激光-感应复合熔覆的最大激光扫描速度可以提高到2 200 mm.min–1,最大送粉量可以提高到75.6 g.min–1,加工效率是单纯激光熔覆的3倍多,复合熔覆层内WC颗粒分布均匀,经检测无裂纹且稀释率仅为5.2%,抗干滑动磨损性能约是单纯激光熔覆层的1.42倍。     

45#钢表面激光熔覆梯度涂层的组织及性能

在45#钢表面激光熔覆梯度涂层,其中底层材料分别为Ni60A和Fe基合金粉末,上层材料自熔性镍基碳化钨粉末,使用洛氏硬度计、蔡司高级金相显微镜和显微硬度计对比分析熔覆层的组织及性能。结果表明:当Ni60A粉末作为底层材料时,熔覆层宏观表面相对平整光滑,平均洛氏硬度是基体(HRC:22)的2.5倍,熔覆层厚度均匀且熔池深度基本保持不变,第一道与最后一道熔覆层的高度差仅为0.10mm,当Fe基合金粉末作为底层材料时,高度差0.28mm;熔覆层及界面处无裂纹、气孔等缺陷,沿熔覆层与基体交界处向外晶粒呈现枝状晶到等轴晶,基体与熔覆层间冶金结合比较牢固;熔覆层上层显微硬度分布均匀,约是基体的3倍。激光熔覆梯度涂层材料且上层材料为自熔性镍基碳化钨粉末时,底层材料选择Ni60A粉末,得到的涂层成形质量更佳。     

冷热搭接对激光熔覆涂层组织及性能的影响

通过热搭接和冷搭接两种方法,在45#钢表面激光熔覆自熔性镍基碳化钨粉末,原位自生硬质涂层,探究两种搭接方法对熔覆层组织和性能的影响。实验所采用的激光熔覆工艺参数为离焦量3mm,送粉电压7V,扫描度2mm/s,搭接率25.47%,激光功率1200W,冷搭接中每一道熔覆完成后停留20min再进行下一道加工,热搭接则一次性完成多道激光熔覆,每道间无加工停留时间;使用洛氏硬度机(HR-150DT)测量熔覆层表面硬度,通过金相显微镜对熔覆层金相组织进行观察分析,并利用显微硬度计(HVS-1000)分析熔覆层截面硬度。热搭接熔覆层洛氏硬度沿多道熔覆方向逐渐降低,而冷搭接熔覆层的平均洛氏硬度几乎保持不变,约为基体材料(HRC:22)的2.5倍;热搭接熔覆层与基体交界处存在气孔等缺陷,晶粒尺寸逐渐增大,而冷搭接熔覆层与基体冶金结合比较牢固,沿交界处垂直方向晶粒由枝状晶到等轴晶,组织性能良好;冷搭接熔覆区显微硬度分布较均匀,与基体相比提高约3倍。多道激光熔覆采用冷搭接方法,所得到的熔覆层组织和性能较好。     

铜表面激光熔覆镍基合金的显微组织与硬度

用超音速火焰喷涂方法在铜基体表面预置一层镍基合金涂层后,再用高功率密度的激光进行熔覆;用OM、SEM、XRD、显微硬度计对熔覆层进行了表征.结果表明:熔覆层组织致密、无裂纹,气孔、夹杂等缺陷明显减少;在熔覆层底部形成了高熔点、高密度钨相带,其显微硬度明显升高;熔覆层与基体的界面处有铜、镍互渗的冶金结合层形成,其厚度约为13μm;熔覆层的显微硬度是铜基体硬度的8倍以上.     

基于逆向工程的激光熔覆搭接率的确定

在多道搭接激光熔覆自熔性镍基碳化钨粉末试验中,借助逆向工程技术提取单道中最佳工艺参数的几何外形点云数据,利用Geomagic Studio对点云数据过滤、平滑等处理后拟合,得到单道三维数字化模型并根据等面积法确定激光熔覆时多道搭接率。利用IPG光纤激光器(YLR-3000)加工系统进行激光熔覆实验,洛氏硬度机(HR-150DT)和蔡司高级金相显微镜对熔覆层测量分析,结果表明:熔覆层宏观表面相对平整光滑,洛氏硬度明显高于基体(HRC:22);熔覆层及界面处无裂纹、气孔等缺陷,沿熔覆层与基体交界处向外晶粒呈现柱状晶及等轴晶,组织性能良好,基体与熔覆层间冶金结合比较牢固,熔覆层中上部分组织晶粒细小,表面机械性能得到提升。研究表明,基于逆向工程技术确定多道激光熔覆搭接率是可行的。     

Q235D多层激光熔覆实验研究

在Q235D钢表面进行多层激光熔覆Fe基合金粉末,实验结果显示基体与熔覆层之间以及熔覆层与熔覆层之间的冶金结合性较好,没有出现裂纹,并且基本无气孔,熔覆层的显微组织、表面硬度和显微硬度均显著优于基体。实验发现,多层熔覆时在不连续加工情况下,随着制备熔覆层数目的增多,在加工新的熔覆层时,之前已经制备完成的各熔覆层的硬度均会有不同程度的降低,并且距离基体越近的熔覆层其硬度降低越多,第一熔覆层显微硬度最低,往上层方向显微硬度逐渐增加,最后一层硬度最高,并且制备的层数越多这种硬度降低程度也会越显著。     

激光熔覆Ni基合金的工艺和组织研究

用5kWCO2激光器在45钢基体上进行了自动送粉的熔覆处理。通过宏观和微观分析表明，只有综合工艺参数和送粉量符合一定条件时，才能得到良好的熔覆层。     

包覆铝合金变形抗力模型研究

通过对包覆铝合金进行热压缩仿真分析得到包覆铝的变形抗力模型,对包覆和变形抗力之间的关系进行具体分析,该数学模型对不同包覆率材料都具有很高的预测精度,可以用于轧制力预测。     

激光熔覆前合金粉末的火焰喷涂

火焰喷涂是激光熔覆前合金粉末的预置方法之一。本文在实验的基础上,探讨了工艺过程,并讨论了影响质量的因素。     

新锆合金包壳的碘致应力腐蚀研究

研究了应力腐蚀裂纹生长与碘浓度、温度及晶粒尺寸的关系，利用直流电压降测量裂纹长度的方法，对不同成分和不同取向的新锆合金，在不同的碘浓度和温度下进行了应力腐蚀裂纹生长的监测试验，并对应力腐蚀断口形貌进行了观察。结果表明：对于同种材料在相同的碘浓度下，随着温度的升高，裂纹的扩展速率加快。对于同种材料在相同的温度下，在饱和碘浓度前，随着碘浓度的增大，裂纹的扩展速率加快，达到饱和碘浓度时，对裂纹扩散速率的影响不大。晶粒尺寸大小对裂纹扩展速率也有影响。     

核电设备中的镍基合金带极电渣堆焊

以Inconel 690镍基合金堆焊为例,简述了堆焊工艺评定、模拟件试验和产品应用,结果表明：带极电渣堆焊可用于压水堆核电站核岛主设备蒸汽发生器管板大面积镍基合金堆焊。     

Ni基-WC合金粉末激光熔覆层形貌的预测

基于BP神经网络,建立网络模型对激光熔覆层形貌尺寸进行预测,研究激光熔覆特征信号(蓝紫光信号、红外辐射信号、可听声信号)和激光熔覆形貌(熔覆层高、宽)之间的对应关系。结果表明,该网络模型预测平均误差小,检验精度高,具有较好的预测能力。     

TC4钛合金多层激光熔覆工艺研究

为探究TC4(Ti-6Al-4V)钛合金多层激光熔覆实验的最佳的工艺参数组合,采用IPG光纤激光器和侧向送粉系统,在TC4板材表面进行激光多层熔覆实验,熔覆粉末选择Ni60A自熔性合金粉末。实验结果显示,熔覆层各层选择的扫描速度偏低时,随着层数的增加,熔覆层表面出现过烧现象;每层之间要不断调整激光功率和扫描速度,才能得到完好的多层堆积层,且熔覆层和基体形成了良好的冶金结合。随着层数的增加,已完成的熔覆层由于受到激光热量的回火处理,表面硬度会有一定程度的降低。越靠近基体的熔覆层硬度越小,最顶部的熔覆层硬度最高。     

采煤机滑靴等离子熔覆高铬铁基合金的摩擦学性能

采煤机导向滑靴工作环境恶劣,受力复杂,导致其经常因为磨损和开裂而失效。为提高采煤机导向滑靴耐磨性,采用等离子熔覆技术在调质45#钢基材表面熔覆一层高铬铁基合金,在保持基体良好的综合机械性能的情况下,得到具有高强度、高硬度、高耐磨、耐腐蚀的高铬铁基合金熔覆层,既节省了合金材料的使用,又满足了煤矿复杂条件下对采煤机滑靴材料性能的要求。高铬铁基合金熔覆层在高载下具有较低的摩擦因数,可降低设备运转时的能量耗损;抗黏着磨损和磨粒磨损能力较强,可提高滑靴的使用寿命。     

预热对激光熔覆成形BT20合金影响

在不同预热温度下,利用激光熔覆成形技术制造出BT20合金试件,通过金相组织观察,发现熔覆层合金样件的显微组织主要为较为粗大的β柱状晶组织及晶内细小针状α组织,随着预热温度的升高,熔覆层内初生α相有所增大,经显微硬度测试发现基板无加热得到的熔覆层显微硬度高于施加预热基板得到的熔覆层,且施加预热工艺得到的熔覆层显微硬度随着预热温升高度而略有下降。分析是由于通过预热基板,使得预热温度高的熔覆层冷却速度较预热温度低的熔覆层有所减缓,致使细针状组织随之减少从而使显微硬度有所降低。     

镍基合金在激光熔覆再制造中的应用研究综述

激光熔覆技术是一种先进的表面工程技术,与其他常用的表面工程技术相比,具有涂层结合性能好、热影响区小、可控性高等独特优势,已成为了一种重要的再制造技术,并在矿山、冶金、化工、能源等领域关键零件的再制造中得到了成功的应用。镍基合金粉末因具有很好的耐磨性、耐蚀性、抗热疲劳性等特点,是在再制造工程中应用十分广泛的表面强化涂层材料。对激光熔覆再制造中利用镍基合金材料进行修复的重要工艺参数、材料、缺陷控制等方面的研究进展进行了综述分析,并对今后的发展趋势进行了展望。