铁基材料表面激光熔覆不锈钢涂层的研究进展

激光熔覆技术作为推动国家制造业升级的重要绿色制造和再制造技术,在航空航天、海工交通、冶金机械等重点领域具有广阔的应用前景。激光制造用粉末材料是影响该技术应用和发展的关键因素之一,其中铁基合金材料具有成本低、力学性能好、应用范围广等优势,特别是不锈钢体系的铁基合金因其良好的力学性能和优异的耐蚀性能而逐渐成为研究关注的焦点。全面综述了国内外在铁基材料表面激光熔覆不锈钢涂层的相关研究进展。根据显微组织的不同,目前采用激光熔覆技术制备的不锈钢涂层的类型主要有:奥氏体型不锈钢、马氏体型不锈钢、铁素体型不锈钢以及双相型不锈钢。重点综述了激光工艺参数(激光功率、扫描速度、熔覆方式等)、合金元素(Al、Ni、B、Mo等)、添加物(SiC、WC、VC、Cr3C2、Al2O3等陶瓷相)以及热处理(固溶处理、低温回火等)等因素对激光熔覆不锈钢涂层组织和性能的影响,主要包括对熔覆层的相组成、截面几何尺寸、稀释率、残余应力、力学性能、耐蚀性能等的影响规律及微观机制。同时,指出了目前在铁基材料表面激光熔覆不锈钢涂层领域中存在的主要问题及今后的发展方向。     

水冷双气道激光成形侧向送粉喷嘴特性研究

采用水冷双气道激光成形侧向送粉喷嘴研究出粉口离熔池工作高度、外部雾化气流对粉末利用率和熔池中心氧含量的影响,载粉气流量与熔池中心氧含量关系及外部雾化气流对熔池中心氧含量的影响,外部雾化气流对CH化合物包覆304不锈钢激光成形试样氧化夹渣与力学性能的影响。结果表明,随出粉口离熔池中心高度的增加,粉末利用率逐渐降低,氧含量逐渐增大;仅有载粉气流量1～12 L/min时,氧含量为3. 92%～5. 48%;当载粉气流量1～12 L/min、外部雾化气流1～5 L/min时,氧含量为1. 40%～2. 68%;激光成形试样内部夹渣明显减少且表面呈金属光泽,其抗拉强度、断后伸长率比单气道送粉喷嘴制备的试样分别提高7. 8%和23. 1%。     

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%。     

激光原位制备CrFeAlTi复合涂层及性能

利用火焰喷涂和激光原位复合工艺在CLAM钢表面制备了CrFeAlTi复合涂层。利用扫描电镜、基材拉伸法以及摩擦磨损试验机分别分析了复合涂层表面和截面形貌,界面结合性能以及摩擦磨损性能。结果表明:复合涂层表面光整均匀,涂层内部组织致密分布,没有孔洞和裂纹等缺陷,与基体形成了良好的冶金结合。此外,复合涂层与基体之间呈现出较强的界面结合性能,且复合涂层也具有良好的摩擦磨损性能。     

Hastelloy N合金表面激光熔覆NiCoCrAlY涂层在LiF-NaF-KF熔盐中的腐蚀行为研究

采用激光熔覆同步送粉技术在HastelloyN合金表面制备了NiCoCrAlY涂层,研究了HastelloyN基材和含NiCoCrAlY涂层的HastelloyN试样在900℃LiF-NaF-KF熔盐中的腐蚀行为。利用失重腐蚀法评估了试样的耐熔盐腐蚀能力,采用XRD和SEM表征了基材和涂层的物相组成、显微组织和腐蚀形貌,并结合EDS分析了微区成分。结果表明,NiCoCrAlY涂层试样的腐蚀速率仅为Hastelloy N基材的2/3。Hastelloy N基材表现为晶间腐蚀,其中Cr元素沿晶界发生选择性脱溶腐蚀,腐蚀前由γ-Ni和M_6C(M为Ni、Co、Cr等)等物相组成,腐蚀后新析出Co_9Mo_(21)Ni_(20)相。NiCoCrAlY涂层表现为均匀腐蚀,其中Al元素充当"消耗品"由涂层均匀向外扩散,形成的腐蚀产物可阻碍涂层中其它元素的扩散从而保护基材,腐蚀前主要由γ-Ni、Al_(0.983)Cr_(0.017)、AlNi_3等物相组成,腐蚀后只存在γ-Ni相。NiCoCrAlY涂层显著提高了基材的耐熔盐腐蚀性能。     

锆合金表面磁控溅射与多弧离子镀Cr涂层的高温抗氧化性能

为了研究磁控溅射(MS)和多弧离子镀(MAIP)技术制备Cr涂层的高温抗氧化性能,分别在锆合金表面制备厚度约5μm的Cr涂层。利用氧化动力学曲线对比研究800℃条件下涂层的高温抗氧化性能,利用SEM、XRD、EDS分析涂层表面形貌和相结构。结果表明:磁控溅射和多弧离子镀Cr涂层均能显著提高锆合金的高温抗氧化性能;磁控溅射Cr涂层表面光滑、致密,但涂层表面存在一定数量的孔洞,占涂层表面积0.40%,氧化7 h后涂层表面出现裂纹,单位面积氧化增重6.434 mg/cm2;与磁控溅射Cr涂层相比,多弧离子镀Cr涂层不再有(211)单一择优取向,Cr涂层厚度均匀,表面平整,膜/基界面分明,孔洞相对较少,占涂层表面积0.21%,氧化7 h后涂层表面依然致密,单位面积氧化增重5.616 mg/cm2,高温抗氧化性能优于磁控溅射Cr涂层。     

原位回火对马氏体不锈钢激光熔覆涂层的影响

目的 提高马氏体不锈钢(MSS)激光熔覆涂层的综合性能。方法 利用光纤激光器在Q235钢基材表面，分别采用连续扫描、间断扫描(层间停留30 s)两种方式，制备420 MSS激光熔覆涂层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、万能材料试验机、维氏显微硬度计、电化学工作站等设备，对比表征了不同扫描方式下制备的涂层试样的显微组织、力学性能和耐蚀性能。结果 连续扫描试样的显微组织分布均匀，主要由马氏体(M)和少量残余奥氏体(Ar)组成，呈脆性断裂，其抗拉强度和断后延伸率分别为1368 MPa、3.91%。而间断扫描试样由于产生了原位回火效应，存在两类不同组织:一类是细小灰色组织，比例分数为89.8%，由回火马氏体(Mtmp)、弥散分布的D23C6颗粒(D为Fe、Cr等)和少量Ar组成;另一类是粗大亮白色组织，比例分数为10.2%，主要为未回火M(un-tempered M)。间断扫描试样的抗拉强度和断后延伸率分别为1694 MPa、12.46%，但显微硬度和耐蚀性略有下降。结论 原位回火处理可显著提高420 MSS激光熔覆涂层的强韧性。     

模具淬硬钢高速铣削加工的有限元模拟

研究了高速铣削加工数值模拟所涉及的切削层等效简化铣削加工模型,分析了工件材料的流动应力模型与刀屑接触面的摩擦模型和热传导控制方程等关键技术.并根据等效简化模型平面应变特征的特点,建立了铣削加工数值模拟的2-D有限元模型.基于此模型对高速铣削加工淬硬钢P20的切削力、应力和温度进行了有限元模拟.通过铣削力切削加工实验测得了相同条件下的铣削力值.结果表明:实验铣削力值与数值模拟在一定的误差范围内结果一致.由此可见,采用具有平面应变特征的有限元模型进行应力和温度的模拟切削过程是可信的.高速铣削加工有限元模拟研究为淬硬钢切削加工的工艺参数优化、刀具的优选和工艺规划奠定了基础.     

带式输送机垂直曲线段的优化设计

简要介绍了带式输送机的应用领域及带式输送机垂直曲线段的作用,重点对垂直凹弧段的主要参数、凹弧段半径的校核、胶带张力与凹弧曲线段半径的关系进行阐述,为合理地选用带式输送机提供了理论基础。     

热喷涂层的中温反应烧结工艺

介绍了热喷涂层的中温反应烧结工艺，及其组织结构的特点和涂层结合性能。