Cu Al_2O_3 composite coating on AISI 1045 steel surface by laser cladding

１　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＤｕｒｉｎｇｐａｓｔｔｗｅｎｔｙｙｅａｒｓ，ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｃｏａｔｉｎｇｓｐｒｏｄｕｃｅｄｂｙｌａｓｅｒｃｌａｄｄｉｎｇｈａｖｅｓｈｏｗｎｇｒｅａｔｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｉｎｍａｔｅｒｉａｌｓｕｒｆａｃｅｈａｒｄｅｎｉｎｇｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｉｒｈｉｇｈｍｉｃｒｏｈａｒｄｎｅｓｓ，ｅｘｃｅｌｌｅｎｔｗｅａｒｒｅｓｉｓｔａｎｃｅａｎｄｇｏｏｄｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ［１］．Ｔｈｉｓｋｉｎｄｏｆｃｏａｔｉｎｇｓｉｓｍｏｓｔｌｙｆｏｒｍｅｄｗｉｔｈ…     

Al/Si比例对TC4合金表面激光熔覆Ti-Al-Si涂层组织与摩擦性能的影响

以不同Al/Si比例的Ti-Al-Si复合粉末为原料,采用激光熔覆技术在TC4合金表面制备Ti-Al-Si涂层,研究了Al/Si比例对涂层物相、微观组织、显微硬度及摩擦磨损性能的影响.结果表明,单道熔覆的涂层中没有发现明显的裂纹及气孔,涂层与基体之间呈现良好的冶金结合.不同Al/Si比例涂层中组织均以熔断的枝晶为主,枝...     

激光熔覆镍基自润滑涂层的性能

在TC4钛合金表面激光熔覆Ni60/30%WS₂自润滑涂层,研究了不同扫描速度下熔覆层的组织及性能。结果表明,Ni60/30%WS₂激光熔覆层均以W为硬质相,Ti、Ni的固溶体为基体。但不同扫描速度下,熔覆层生成的润滑相不同。扫描速度4 mm/s时,TiS为润滑相;扫描速度12 mm/s时,CrS为润滑相。激光熔覆层硬度在1000~1200 HV0.5之间,较基体提高2倍左右,摩擦因数及磨损率较基体都明显降低。     

Wear resistance and hot corrosion behaviour of laser cladding Co-based alloy

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＤｕｒｉｎｇｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｇａｓｔｕｒｂｉｎｅｓ ,ｔｈｅｔｅｍ ｐｅｒａｔｕｒｅｉｎｓｉｄｅｔｈｅｔｕｒｂｉｎｅｃａｎｒｅａｃｈ 90 0～ 10 0 0℃ｏｒａｂｏｖｅ.Ｕｓｕａｌｌｙｔｈｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｉｎｔｈｅｈｏｔ ｇａｓ ｐａｔｈｗｉｌｌｓｕｆｆｅｒｃａｔａｓｔｒｏｐｈｉｃｓｕｒｆａｃｅａｔｔａｃｋｋｎｏｗｎａｓｈｏｔｃｏｒｒｏｓｉｏｎｏｒｓｕｌｐｈｉｄａｔｉｏｎ .Ｓｏｔｈｅａｌｌｏｙｓｕｓｅｄａｓｔｈｅｔｕｒｂｉｎｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｎｅｅｄｔｏｂｅｈ…     

激光熔覆制备颗粒增强Ni基复合涂层的组织结构

利用横流CO2激光器在45钢表面制备出原位自生TiB2陶瓷颗粒增强Ni基复合材料涂层。XRD分析表明,涂层中存在γ-(Ni,Fe)固溶体及TiB2为主的陶瓷相。利用SEM、EDS、EPMA对涂层微区组织结构进行研究。结果表明,涂层内枝晶组织细小均匀,枝晶内和枝晶间存在明显的组织和成分差异。热影响区是以混合马氏体为主的组织。涂层显微硬度比基体显著提高。     

激光熔覆Co+Ni/WC复合涂层的组织和磨损性能

在低碳钢表面激光熔覆了钴基合金涂层(Co60)以及添加不同含量镍包WC(10%,20%,质量分数)的Co Ni/WC复合涂层,比较研究了几种涂层的组织与磨损性能.结果表明,Co60涂层主要由初生γ-Co枝晶及其间的共晶组织γ Cr23C6组成;Co Ni/WC涂层主要由未熔WC,γ-Co枝晶及细小的共晶组织组成,主要组成相有γ-Co,Cr7C3,Co3W3C和未熔WC等.添加WC改变了Co60涂层的定向枝晶生长模式,并细化了枝晶组织.且WC加入量提高,效果越明显.激光熔覆过程中WC颗粒与钴基合金界面间发生了扩散反应溶解,镍包覆有助于WC的残存.与Co60涂层相比,Co Ni/WC复合涂层的硬度与耐磨性均明显提高,Co 20%WC涂层的抗磨损性能提高1倍以上.     

A dense and compact laser cladding layer with solid metallurgical bonding significantly improved corrosion resistance of Mg alloy for engineering applications

Although Mg alloy attracts great attention for engineering applications because of high specific strength and low density, low corrosion resistance limits its extensive use. In this study, Mg–Al–Zn–Mn alloy was treated via a laser cladding process to generate a dense and compact laser cladding layer with solid metallurgical bonding on the substrate for improving corrosion resistance, effectively hindering the corrosion pervasion into Mg alloy. The corrosion current density declined from 103 μA/cm² for Mg alloy to 13 μA/cm² for the laser cladding layer in NaCl aqueous solution. Moreover, the laser cladding layer was slightly corroded in comparison with Mg alloy in NaCl aqueous solution. Besides, the microhardness of the cladding layer reached a mean value of 170.5 HV, 3.1 times of Mg alloy (56.8 HV) due to the in situ formation of hardening intermetallic phases. Wear resistance of laser cladding layer was also obviously improved. These results demonstrated that the laser cladding layer obviously enhanced anticorrosion property of Mg alloy for engineering applications.     

Nb元素对低碳Stellite合金激光熔覆层显微组织和磨损性能的影响

使用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射分析仪和高温摩擦磨损试验机研究了Nb元素对低碳Stellite合金激光熔覆层显微组织、元素分布、相组成及常温和高温磨损性能的影响。结果表明,添加Nb元素使熔覆层相组织细化,稍高的含碳量与Nb元素的共同作用使其比原合金强化相的体积分数增加了近1倍。熔覆层显微组织主要相由γ-Co以及强化相Co3Mo、NbC组成。在常温磨损试验中,含Nb熔覆层磨损机理以粘着磨损为主。在400℃的高温磨损下,由于碳化物硬质相NbC的作用,含Nb元素的熔覆层比原熔覆层高温耐磨性提高了1倍。熔覆层的高温磨损形式主要以氧化磨损、粘着磨损为主。     

Mg-Nd-Zn-Zr合金表面激光熔覆Al-Si/Al_2O_3复合涂层研究

采用激光熔覆Al-Si/Al_2O_3粉体来对Mg-Nd-Zn-Zr镁稀土合金进行表面改性,并对熔覆层的形貌、组织、相组成及性能进行了表征。X射线衍射(XRD)分析和扫描电镜(SEM)观察显示,熔覆层主要由α-Mg、Mg_2Si、Mg_(12)Nd以及Al_(3.21)Si_(0.47)或Mg_(17)Al_(12)几种相组成,而Al_2O_3则大部分聚集在熔覆层和基体之间的界面处。截面硬度测试显示,熔覆层的显微硬度最高值在3090至4750 MPa之间,是基体硬度(550 MPa)的5~8倍以上,这主要归结为熔覆层内晶粒细化、固溶强化、增强相的形成以及氧化物颗粒的弥散强化作用。在3.5%(质量分数)NaCl水溶液中的电化学测试显示,激光熔覆后的镁合金腐蚀电位上升,腐蚀电流密度可由基体的1.683×10~(-4)A/cm~2下降至激光熔覆后的0.843×10~(-5)A/cm~2,表明激光熔覆后样品表面的腐蚀性能也得到显著提高。     

TA15钛合金激光非晶-纳米晶增强镍基涂层的组织结构及耐磨性

在重要航空材料TA15钛合金基材表面进行激光同轴送粉熔覆Ni60A-Ni包WC-TiB₂-Y₂O₃混合粉末可生成非晶-纳米晶增强复合涂层.对涂层进行微观组织观察、显微硬度测试及室温干摩擦磨损试验.结果表明,涂层主要由γ-(Fe,Ni),WC,α-W₂C,M₁₂C,Ti-B化合物,Ti-Al金属间化合物,Mo,Zr与V元素的碳化物以及非晶相构成.整个涂层为非晶、纳米晶及其它晶化相共存.涂层较TA15钛合金表现出更好的耐磨损性,且涂层的主要磨损机制为磨粒磨损与粘着磨损.纳米晶颗粒的产生可使涂层磨损表面光滑,有利于摩擦系数与磨损量的降低.     

Microstructure of nanometer Al2O3 dispersion strengthened Ni-based high-temperature protective coatings by laser cladding

The nanometer Al2O3 dispersion strengthened NiCoCrAlY high-temperature protective coatings by crosscurrent CO2 laser on Ni-based superalloy GH4033 were produced. Microscopic morphologies, phase constitutions of cladding coatings and distribution of nano-Al2O3 particles were examined using SEM and XRD. The results show that the interface grains, after adding proper nano-Al2O3, grow from epitaxial to non-epitaxial shape gradually, and the columnar dendrites become thinner and denser with cellular shape. Cracks in the substrate close to the interface are eliminated. Moreover, dispersive nano-Al2O3 particles mainly distribute around cellular substructure and on grain-boundaries, which prevents the diffusion of alloying elements and restrains the formation of new phase. There is a critical value of nano-Al2O3 addition, and the most suitable content of nano-Al2O3 is 1% (mass fraction) in this experimental conditions. The "nanometer effect" of nano-Al2O3 particles plays an important role in the improvement of coating microstructure.     

感应熔覆Ni60涂层显微组织及耐蚀性

利用两步法,感应熔覆制备了内、外壁Ni60合金涂层钢管.研究了熔覆涂层腐蚀前、后截面显微组织以及腐蚀产物膜的微观形貌特征,利用失重法测量了涂层盐雾、CO2腐蚀速率,定量评价了熔覆涂层的耐腐蚀性能.结果表明:熔覆Ni60涂层全致密,内部均匀分布大量碳化物、硼化物硬质点,涂层与基体之间冶金结合,界面处互扩散区宽度约为8 μm.熔覆Ni60涂层对基体有较好的防腐保护作用,盐雾腐蚀环境下出现锈斑的时间大于150 h,平均腐蚀速率为0.75 g/(m2· h),涂层动态CO2腐蚀相对静态CO2腐蚀更加剧烈,实验温度348 K时,静态腐蚀速率为0.78 g/(m2·h),动态腐蚀速率为1.02 g/(m2·h).     

激光熔覆FeCrNiCoMoCuBSi高熵合金涂层的腐蚀磨损性能

利用激光熔覆技术在316L不锈钢表面制备了FeCrNiCoMoCuBSi高熵合金涂层,分析了其组织结构、硬度、摩擦磨损、电化学腐蚀和腐蚀磨损性能。结果表明,熔覆层成型良好,表面无裂纹、气孔等缺陷。熔覆层主要由FCC固溶体相组成,微观组织以“柳条状”树枝晶为主,结合区为平面晶,与基体呈良好的冶金结合。熔覆层的平均硬度为700 HV_0.2,约为基材的3.5倍。熔覆层在不同载荷下的摩擦系数均低于基材,磨损量小于基材,表现出明显优于基材的耐磨性。在3.5wt% NaCl溶液中,熔覆层自腐蚀电流密度为4.74×10^_-8A.cm^_-2,低于基材两个数量级,耐蚀性优异。在摩擦载荷与腐蚀耦合作用下,熔覆层开路电位发生负偏移,腐蚀倾向增大。随摩擦载荷增大,自腐蚀电位负移,自腐蚀电流密度增大,摩擦促进腐蚀作用增大。     

激光功率对Zr基非晶复合涂层微观组织与耐腐蚀性能的影响

选取单质混合粉末,在纯Zr基板上利用激光熔覆技术制备了Zr-Cu-Ni-Al非晶涂层。采用X射线衍射分析仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、显微硬度仪及电化学工作站研究了激光功率对熔覆层显微组织与性能的影响。结果表明:熔覆涂层由非晶相、金属间化合物及部分金属氧化物等共同组成,熔覆涂层树枝晶尺寸随着激光功率的增加而增大,熔覆涂层的硬度随着树枝晶尺寸增大而降低,涂层硬度最高可达(567.1±12.3)HV0.5,是基体硬度的4.2倍;当激光功率为1000 W,扫描速率为800 mm/min时,涂层的耐蚀性能最好,其中自腐蚀电位为-0.182 V,电流密度为5.2×10^-8 A/cm^2。     

钛合金激光熔覆TiB-TiC增强TiNi-Ti2Ni金属间化合物复合涂层的组织和耐磨性（英文）

以Ti＋Ni＋B4C粉末混合物为原料,利用激光熔覆技术在TA15钛合金基材表面制得TiB-TiC共同增强TiNi-Ti2Ni金属间化合物复合涂层。采用OM、SEM、XRD、EDS及AFM等手段分析激光熔覆涂层的显微组织及磨损表面,测试涂层的室温干滑动磨损性能。结果表明,激光熔覆TiB-TiC增强TiNi-Ti2Ni金属间化合物复合涂层熔覆具有独特的显微组织,菊花状的TiB-TiC共晶均匀分布在TiNi-Ti2Ni双相金属间化合物基体中。由于高硬、高耐磨TiB-TiC陶瓷相与高韧性TiNi-Ti2Ni双相金属间化合物基体的共同配合,激光熔覆涂层表现出优异的耐磨性。     

应用稀土及激光熔覆工艺制备钴基合金梯度涂层

采用稀土变质及激光熔覆工艺在 2 0号钢基体上获得了钴基自熔合金梯度组织涂层。结果表明 ,2 0 4Co合金涂层组织为均匀的亚共晶 ,其组成相包括ε Co ,Co3 B ,M2 3 (C ,B) 6,Cr2 B及Co7W6化合物 ,平均硬度为HV10 70 ,比基体 (HV180 )高HV890 ,耐磨性与基体相比提高 1.5倍。在 2 0 4Co合金中加入 0 .6 %的稀土 ,可以获得梯度涂层。其组织由亚共晶向共晶连续过度 ,与前者相比 ,组成相增加了CeCr2 B4 ,最高硬度达HV12 0 4,比原合金高 12 .3%,耐磨性与基体相比提高近 2倍 ,比原合金提高了 2 5 %。     

钢表面激光熔覆Ti-Al球磨粉合成复合涂层

为提高钢的表面硬度及耐腐蚀性,选用钛,铝机械球磨粉末在Q235钢基体表面进行激光熔覆试验,使钛,铝发生反应并制备Ti-Al金属间化合物复合涂层. 综合运用DTA、XRD和SEM分析方法对激光熔覆涂层的成分与组织进行分析,并对复合涂层的硬度及耐腐蚀性进行测试. 结果表明,机械球磨可使粉体细化,涂层与基体形成了冶金结合,涂层由Al₃Ti,Al₃Fe,Fe,AlN和FeO组成,同时激光熔覆涂层具有较高的硬度及优良的耐腐蚀性能. 当激光功率为1000 W,扫描速度为600 mm/min时,复合涂层同时获得最高显微硬度和耐腐蚀阻抗值,分别为949.5 HV和600 kΩ.     

316L不锈钢等离子熔覆Ni基合金涂层的组织与性能

利用等离子熔覆工艺在316L不锈钢基体上熔覆Ni基合金粉末制备耐磨耐蚀涂层,借助于金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪分析了涂层的组织,利用显微硬度计测试了涂层的显微硬度,采用线性极化法研究了涂层在3.5%NaCl溶液中的耐蚀性能.结果表明,Ni基合金涂层组织主要为固溶大量Cr和Si元素的枝晶γ-(Ni,Fe)及Cr23...     

钢表面激光熔覆原位合成TiN复合涂层

选用Ti机械球磨粉末在Q235钢基体表面进行激光熔覆,并实时通入氮气,使钛与氮气发生反应原位合成TiN涂层.运用SEM,XRD,EDS和BSE分析方法对激光熔覆层的组织及成分进行分析,并对熔覆层硬度、高温稳定性及耐腐蚀性进行测试.结果表明,涂层由TiN,TiO₂和铁组成,涂层与基体形成了冶金结合,熔覆区组织成球形颗粒状,而稀释区组织多为树枝晶和针状晶,机械球磨过程可起到细化涂层晶粒作用.同时激光熔覆涂层具有较高的硬度及高温稳定性,当激光功率为1 000 W,扫描速度为600 mm/min时,TiN复合涂层最高表面显微硬度为951.5MPa,涂层耐腐蚀性不佳主要是因为涂层中孔洞及疏松等缺陷导致.     

B4C对激光熔覆钴基合金涂层组织与耐磨性的影响

运用5kWcO2连续激光器在低碳钢表面激光熔覆Co基合金涂层(C065)及Co基合金中添加20％B4C(体积分数)的复合涂层(B4C／Co),研究了B4C对熔覆层组织、显微硬度及耐磨性的影响。结果表明,两种熔覆涂层均为树状枝晶生长的亚共晶组织。C055涂层主要由大量初生枝晶γ固溶体及其间的共晶组织1与(Cr,Fe)7C3组成;B4C／Co涂层主要由γ-Co,Cr7C3,Cr23c6,CrB2和Fe23(C,B)6组成,添加的B4C粒子在熔覆过程中全部熔解,但B4C／Co涂层组织与C055相比明显细化。B4C／Co涂层的显微硬度及耐磨性比Co65涂层都明显提高,并分析了涂层的强化机理。