匙孔效应对激光熔覆层横截面几何形貌的影响研究

目的 研究匙孔效应在不同激光功率、扫描速度和送粉速率工艺参数下,对熔覆层横截面形貌的影响规律,并揭示匙孔对基体的作用机制。方法 利用光束模式为高斯光束分布的YLS-3000光纤激光器进行熔覆镍基高温合金Ni35实验。利用光学显微镜（OM）采集熔覆层横截面宏观形貌,并用金相分析软件以及计算机辅助绘图软件对熔覆横截面参数进行测量。结果 随激光功率的增加,匙孔深度增加;随送粉速率和激光扫描速度的增加,匙孔深度减小。随送粉速率的增加和激光功率的减小,熔覆层横截面左右垂直段高度值（H2和H4）减小;随扫描速度的增加,H2和H4先增加再减小。在激光熔覆过程中,当基体没有形成匙孔时,H2和H4的值为零,熔覆层与基体混合区域的横截面形貌为月牙形;当在基体中形成匙孔时,H2和H4的值大于零,熔覆层与基体混合区域的横截面形貌为蘑菇形。结论 在激光熔覆过程中,不同激光功率、扫描速度和送粉速率工艺参数对匙孔的影响机制不同。匙孔效应的强弱显著影响熔覆层横截面参数H2和H4的大小,进而影响熔覆层形貌。     

扫描速度对激光熔覆Ni35微观组织与力学特性的影响

采用YLS-3000光纤激光器进行激光熔覆镍基高温合金Ni35实验,研究了激光扫描速度对熔覆层表面形貌、横截面宏观形貌、微观组织和力学特性的影响。结果表明:当扫描速度小于等于3 mm/s,熔覆层表面平滑光洁;当扫描速度大于等于5 mm/s,熔覆层形貌由光滑向鱼鳞状转变,表面平整度降低;扫描速度的变化不改变组织形态,改变晶粒的大小;熔覆层从底部到顶部,组织形态由平面晶、胞状晶、树枝晶和等轴树枝晶组成;当扫描速度为7、9 mm/s时,熔覆层表面和横截面均产生纵向的裂纹,横截面组织中裂纹具有典型的裂纹沿晶、裂纹偏转、裂纹分叉和裂纹止裂现象;不同扫描速度下熔覆层的显微硬度均高于基体的。     

高功率密度激光重熔镁合金的非均匀性机理研究

采用额定功率为3 kW的Nd:YAG固体激光器,开展镁合金激光重熔试验,通过金相显微镜(TK-C1031EC)、扫描电镜、X射线衍射(XRD)和维氏显微硬度计表征试样的组织、物相和硬度。结果表明:由于激光重熔镁合金存在匙孔现象,试样横截面形貌为短螺栓形;在高能量密度激光重熔下,熔凝过程中的预热作用、熔凝层的热传导等综合影响,使能量累积达到了镁合金熔凝的临界能量,沿激光扫描方向,镁合金的熔深逐渐增加;激光熔凝区域的晶粒细化;在热影响区温度介于α-Mg相及β相时,该区域观察到局部熔化现象,且热影响区Mn-Al相变细小;沿激光扫描方向展现出很好的预热作用,熔池内温度呈增加的趋势,沿扫描方向硬度呈逐渐下降的趋势。     

42CrMo激光焊焊缝组织

42CrMo合金钢C含量高、合金元素含量多、淬硬倾向大,焊接性能差。激光焊接具有功率密度高、焊接变形小等优点,适合焊接传统工艺难焊的同种或异种金属。通过额定功率为3kW的Nd∶YAG固体激光器焊接42CrMo,采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X衍射、硬度仪分析了焊缝区域组织、成分和硬度变化。研究结果表明:焊缝区域组织为马氏体,热影响完全淬火区的组织为马氏体+贝氏体组织,热影响不完全淬火区的组织为贝氏体。从焊缝正面到焊缝背面的硬度分布表明:由于焊缝正面有保护气体的作用提高了焊缝正面熔池的冷却速度,使焊缝背面的硬度低于焊缝正面的硬度。     

气体流量对铝合金表面等离子喷涂8YSZ热防护涂层微观特性及力学性能影响研究

为了突破铝合金表面等离子喷涂热防护涂层结合强度低的技术瓶颈,采用三阴极等离子喷涂系统,在7A04-T6超高强铝合金基材表面制备了8YSZ热防护涂层,借助扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计及万能力学试验机,分析表征了不同气体流量参数对涂层显微形貌、物相组成、显微硬度及结合强度的影响,并提出了气体流量参数对涂层结合强度影响的临界值。研究结果表明：不同的气体流量参数下制备的涂层上表面均存在着熔融及半熔融的粉末粒子形貌、不同尺寸的孔隙结构及不同程度的裂纹扩展形貌。伴随着气体流量的增加,涂层的致密度增加,涂层的夯实形貌则呈现先增加后减少的变化趋势。不同气体流量参数下制备的涂层的物相结构与喂料粉末基本一致,都仅存在单一成分的Zr0.92Y0.08O1.96组元。伴随着气体流量参数的增大,涂层的平均显微硬度呈现逐渐增大的变化趋势,涂层的平均结合强度呈现先增大后减小的变化趋势。     

蠕墨铸铁中性盐雾腐蚀行为及机理研究

目的揭示蠕墨铸铁的大气腐蚀行为,阐明其腐蚀规律及腐蚀机理。方法采用室内加速中性盐雾腐蚀实验,并用失重法、SEM\EDS、XRD、电化学的方法来表征实验现象。结果蠕墨铸铁在中性盐雾环境中锈层截面具有明显的分层现象,前期腐蚀速率为0.53 mg/(cm~2·h),后期腐蚀速率在波动中总体趋于稳定,为0.36mg/(cm~2·h)。蠕墨铸铁带锈试样的自腐蚀电位(Ecorr)在-680～-600mV之间先减小后增大,极化电阻(Rp)变化趋势与自腐蚀电位(Ecorr)一致,自腐蚀电流(Icorr)大小在整个腐蚀周期内具有明显的波动。蠕墨铸铁在中性盐雾环境中的腐蚀产物为Fe(OH)_3、Fe_2O_3、FeOOH及少量Fe_3O_4和金属碳化物Fe_2C。结论蠕墨铸铁在中性盐雾环境中腐蚀84 h后发展为全面腐蚀,形貌呈沟壑状,腐蚀产物微观形貌呈团簇状和片层状。腐蚀早期,基体表面发生电化学腐蚀形成一层氧化膜,腐蚀介质沿石墨侵蚀基体从而产生内应力,导致外部锈层断裂,同时蠕虫状石墨处腐蚀产物呈疏松团簇状,二者共同构成介质传质通道,使腐蚀更容易发展。     

异种金属激光焊接关键问题研究

现代工程结构要求对异种金属材料进行焊接.激光焊接具有密度高、焊缝深宽比大、热影响区窄以及变形小等特点,成为异种金属材料焊接的有效方法.异种金属激光焊接过程包含多种效应,机制复杂.比如,材料性能差异对焊缝微观组织与宏观性能的影响;焊接熔池的形成、演化机制;熔池凝固过程焊接缺陷及残余应力形成等.围绕异种金属激光焊接过程中的关键问题,国内外开展了诸多研究工作,对此进行了全面阐述.在此基础上,指出异种金属材料激光焊接研究中的不足及发展方向.