超高速激光熔覆低稀释率金属涂层微观组织及性能

新兴的超高速激光熔覆技术通过对熔覆头的精巧设计,可实现激光、粉末路径最佳耦合,使粉末在飞行空间熔化且基体表面仅形成微溶池,在保证冶金结合的同时,大幅提高熔覆效率及粉末利用率,可制备厚度<100 μm、稀释率< 5%的均匀薄涂层。 为进一步探索超高速激光熔覆涂层组织结构特点,扩展其应用范围,探讨了低功率下 4 种典型涂层的微观结构及性能。 结果表明:超高速激光熔覆可制备 120 ~ 500 μm,无气孔、裂纹的高质量涂层;涂层组织致密,结合区多为粗大柱状晶,表层区以细晶为主;基体熔化区可低至数微米,稀释率可低至 1%。 其中,镍基碳化钨涂层、铝合金耐磨涂层硬度明显高于基体;钛合金阻燃涂层在激光烧蚀后,烧蚀坑深度降低,热影响区减小;高熵合金阻扩散涂层预氧化后形成以 Al₂O₃ 为主的微米厚氧化膜,在上述涂层作用下,基体性能均得到提升。     

超声波光整对激光熔覆层表面光洁度的提升

根据激光熔覆加工质量提升需求,设计制造表面超声光整复合一体机。该设备超声表面滚压加工工作头沿液压支架立柱表面施加一定幅度的超声频机械振动,并在一定静压力和进给速度条件下,利用金属在常温状态下的冷缩性特点,使材料产生弹塑性变形。另外,通过光整复合一体机进行激光熔覆表面光洁度提升,获得了良好成效,表面光洁度从Ra0.4降至Ra0.2以下。     

大功率光纤激光内孔熔覆装备开发及应用

为提升液压支架用油缸缸体等内孔部件的服役性能,集成大功率光纤激光器开发了内孔熔覆装备,进行了27SiMn缸体内壁熔覆工艺验证,并取样进行了显微结构、硬度、耐磨性能检测,结果表明:缸体内壁熔覆表面平整无缺陷,熔覆层与基体呈冶金结合;熔覆层主要组织为马氏体;熔覆层硬度较基体略高,且耐磨性能约为基体的1.5倍,既提升了缸体内壁的使用性能又便于缸体内壁熔覆层的机械加工。     

钢厂扁头套激光增材再制造工艺及实验研究

热轧厂主传动万向轴是钢厂扎线最为关键的设备,扁头套则是万向轴的核心部件,也是最易磨损的部件,对其修复具有重要经济价值。本文利用激光增材再制造技术,以Fe-0、Fe-1及Fe-3合金粉末作为打底层、过渡层及工作层,在42CrMo扁头套内壁表面进行激光修复工艺试验,分别用扫描电镜(SEM)及能谱仪(EDS)对修复层的微观组织及成分进行分析,并对修复层进行着色探伤测试。结果表明,熔覆层组织均匀致密、晶粒细小,无裂纹、气孔等缺陷,与基体成良好的冶金结合;扁头套修复质量较好,满足使用要求,能有效提高使用寿命。     

钢厂导卫板激光增材修复层的组织与性能研究

利用激光增材再制造技术,以M2高速钢作为合金粉末,在45钢导卫板表面进行激光修复工艺试验,分别使用扫描电镜、能谱仪、显微硬度计对修复层的微观组织、成分及硬度进行分析,并对修复层进行摩擦磨损试验。结果表明:导卫板熔覆层组织均匀致密、晶粒细小,无裂纹、气孔等缺陷,与基体结合良好;导卫板熔覆层硬度及耐磨性相较于基体均有所提高,能有效提高使用寿命,具有很好的使用效果。     

激光功率对27SiMn不锈钢立柱熔覆层耐蚀性能的影响

随着高功率激光器的使用,激光熔覆不锈钢立柱表面抗腐蚀性能降低的问题多有显现,为探讨高功率激光器熔覆工艺下的锈蚀原因,使用能量密度不同的3、6、8 kW激光器进行试样制备,通过中性盐雾试验选取典型试样进行电化学腐蚀、金相组织分析、能谱检测、微观硬度检测。结果表明,激光熔覆过程中能量密度越高,熔覆层显微组织差异越大,且耐蚀性能越差;不同功率密度下,熔覆层中的Cr平均含量无明显差异,但随着激光熔覆能量密度增大,Cr偏析越严重,形成碳化物越多,熔覆层平均硬度越高,耐蚀性能越差。     

激光熔覆FeNiCrBSi系列多组元合金粉末的液压支架立柱

为获得更高性价比的激光熔覆液压支架立柱,开发2种重载专用的新型多组元合金粉末进行液压支架立柱熔覆工艺筛选,并采用SEM、CASS、PT探伤等分析方法,检测分析了合金粉末显微形貌及微区成分、熔覆层剖面缺陷、表面硬度、耐腐蚀性能、耐磨性能。结果表明,合金粉末FeNiCrBSi-B较FeNiCrBSi-A的关键元素分布更为均匀,球形度更佳;FeNiCrBSi-A、FeNiCrBSi-B合金粉末的熔覆硬度分为HRC 57.0、HRC 52.6;FeNiCrBSi-B合金粉末的8000W激光熔覆试样未见明显熔覆缺陷;熔覆层FeNiCrBSi-A、FeNiCrBSi-B均能有效提升基体的耐磨性能,且FeNiCrBSi-A熔覆层的耐磨性更好,FeNiCrBSi-B熔覆层的耐腐蚀性能更好。     

石油钻杆激光增材制备耐磨带的组织结构及性能研究

利用6kW高功率半导体激光器,在42CrMo基体上制备Fe基Co/WC复合陶瓷涂层及Stellite 12耐高温合金涂层,分别用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、显微硬度计及摩擦磨损试验机对熔覆层的显微组织、硬度及耐磨性进行研究。结果表明,涂层与基体呈冶金结合;涂层底部晶粒以近似垂直于基体界面的胞状晶的形态生长,中部以柱状晶过渡到树枝晶,上部是具有一定生长方向的细小枝晶;Fe~(-9)+30%Co/WC涂层组织均匀致密、晶粒细小,WC颗粒保存完整,耐磨性相较于42CrMo涂层提高18.6倍;Fe~(-3)+30%Co/WC涂层平均显微硬度最高达到489 HV0.5,是基体硬度的3.25倍,耐磨性也最好,相较于42CrMo涂层提高220倍。     

高速激光熔覆在27SiMn液压支架立柱上的应用探讨

为明确高速激光熔覆技术的实际应用效果,使用开发设计的熔覆方案针对27SiMn液压支架立柱进行工艺验证,对比分析了传统大功率激光熔覆和高速激光熔覆试样的宏观成形,深入分析了高速激光熔覆试样的微观形貌及成分分布,并对熔覆层耐蚀性、结合强度和显微硬度做了相关检测。结果表明,高速激光熔覆试样的宏观成形平整均匀;硬度、耐腐蚀性能及相对结合强度均达到甚至超过传统激光熔覆工艺效果,且相对结合强度远超电镀层。     

风电齿轮轴渗碳淬火纵向裂纹分析

对风电齿轮轴渗碳、淬火、回火处理后的纵向裂纹进行了宏观及微观的断口分析,对裂纹源区及其附近区域进行了金相组织、渗碳层深度、硬度、化学成分、拉伸及冲击性能等测试。结果表明:在轴身表层下的拉应力区存在异常大尺寸氧化铝夹渣缺陷,该部位在残余应力的作用下发生沿晶脆性开裂,具有氢致延迟开裂的典型特征,裂纹发生扩展形成宏观裂纹。