激光熔覆TiC-NiCrBSi金属陶瓷涂层中TiC相的形态及分布特征

以TiC-NiCrBSi混合粉末为原料,采用激光熔覆技术在Ti一6Al-4V钛合金表面制备TiC-Ni基金属陶瓷涂层。用扫描电镜和透射电镜观察了熔覆层中TiC的形态、分布及其与基体γ-Ni固溶体的界面结构。结果表明：在激光辐照加热过程中,TiC颗粒发生了部分溶解,在冷却过程中溶解在Ni基合金中的Ti和C原子又以TiC颗粒和树枝晶形式沉淀析出。尺寸较小的液析TiC颗粒多分布在γ-Ni树枝晶内部,尺寸较大的液析TiC颗粒和未溶TiC颗粒多分布在γ-Ni树枝晶之间。当TiC体积分数超过50％时,TiC颗粒在熔覆层中出现聚集现象。熔覆层中液析TiC颗粒与γ-Ni基体之间具有干净、光滑界面结构,未溶TiC颗粒与γ-Ni基体之间具有外延生长界面结构。     

Preparation of AI-TiC Composite Coating by Laser Cladding Technology

采用预置激光熔覆技术,将Al-Ti-C混合粉末预置于铝合金基体表面,并在氩气保护下,利用YAG激光器实现了在铝合金表面原位形成Al -TiC复合熔覆层.通过改变激光束能量密度和激光束扫描速度等工艺参数,获得了不同工艺条件下的激光熔覆层,并对其显微组织、物相分布及耐磨性能进行比较研究.结果表明由于激光能量密度和激光束扫描速度不同,所形成的熔覆层中TiC的分布状态有很大差别.随着激光能量密度的增大,TiC分布趋于均匀.当激光束扫描速度为2.5mm/s、激光束能量密度为6.09 J/mm2时,熔覆层具有最高的耐磨性能.     

含碳化钨的镍基和铁基合金激光熔覆层的组织结构与耐盐雾腐蚀性能

采用激光熔覆技术在4Cr5Mo SiV1(H13)钢表面制备了含WC的镍基和铁基合金防护层。借助扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪和盐雾腐蚀试验箱评价了熔覆层的微观形貌、元素成分、组织结构和耐蚀性。结果表明,H13粉末+20%WC复合熔覆层中WC与H13钢的合金元素发生了化学反应,形成新的碳化物分布于晶界,减少了含氯离子的腐蚀介质的渗透通道,阻止了腐蚀介质渗入熔覆层内,其耐盐雾腐蚀性能优于H13粉末熔覆层及Ni55粉末+20%WC复合熔覆层。     

粉煤灰活性氩弧熔覆Al2O3-TiB2-TiC复合涂层组织和性能分析

以铁基合金粉末、Al、TiO2和B4 C粉末为涂覆材料,以高铝粉煤灰、SiO2、MgO、CaF2和CeO2为活性剂,采用活性氩弧熔覆技术在Q235钢表面原位合成Al2O3-TiB2-TiC颗粒增强铁基复合涂层.测试熔覆涂层的物相结构、金相组织、显微硬度和耐磨性能,并与未涂覆活性剂的常规熔覆涂层进行对比分析.结果表明,复合涂层由Al2O3、TiB2、TiC、FeSi2 Ti、FeB2和α-Fe相组成,其与基体界面无气孔、裂纹等缺陷,呈良好的冶金结合;复合涂层测试点的最高显微硬度为1283.4 HV0.2,其在室温干滑动磨损条件下耐磨性良好;粉煤灰复合活性剂的加入可以促进熔覆层与母材之间的良好熔合、增加涂层中新相种类和数目、提高氩弧熔覆效率,这对改善复合涂层的综合性能具有重要意义.     

汽车用AZ91镁合金的表面激光改性研究

为了解决压铸AZ91镁合金耐蚀和耐磨性能较差的问题,采用激光熔覆的方法在汽车用压铸AZ91镁合金表面制备了激光熔覆层,研究了激光功率和激光扫描速度对熔覆层成型、截面和表面形貌、物相组成、耐蚀和耐磨性能的影响。结果表明,过小/过大激光功率或者过大扫描速度会使得熔覆层中产生气孔、熔坑等缺陷;不同激光功率和扫描速度下,熔覆层与AZ91镁合金基体结合良好,AZ91镁合金表面激光熔覆层都主要由α-Mg、Mg₁₇Al₁₂、AlCu₄、Al₄MgY和MgAl相组成;随着激光功率增加,熔覆层表面晶界间距离和晶粒尺寸增大,熔覆层平均维氏硬度会逐渐减小;随着激光扫描速度增加,熔覆层厚度和熔覆层晶粒尺寸逐渐减小。激光熔覆层的耐蚀性和耐磨性都优于AZ91镁合金基体,Al-Cu/Y₂O₃熔覆层适宜的激光熔覆工艺为：激光功率1100 W、扫描速度500 mm/min,此时激光熔覆层与基体结合良好,熔覆层致密、晶粒细小、硬度较高,具有良好的耐蚀性和耐磨性。     

氩弧熔覆铁基合金 TiB2-Al2 O3涂层冲蚀磨损性能研究

为提高Q255的冲蚀磨损性能,利用氩弧熔覆方法制备了铁基合金TiB2-Al2 O3涂层。熔覆层显微硬度最高为913．5 Hv0．2是基体硬度的5．9倍;熔覆层的冲蚀磨损性能较基体提高了1．77～4．22倍。熔池组织均匀细小,XRD分析显示,熔覆层由Fe、Al、TiO2、TiB2、Fe2 B、Al2 O3相组成。     

激光熔覆技术制备新型Al-TiC复合涂层的研究

采用预置激光熔覆技术,将Al-Ti-C混合粉末预置于铝合金基体表面,并在氩气保护下,利用YAG激光器实现了在铝合金表面原位形成Al-TiC复合熔覆层。通过改变激光束能量密度和激光束扫描速度等工艺参数,获得了不同工艺条件下的激光熔覆层,并对其显微组织、物相分布及耐磨性能进行比较研究。结果表明由于激光能量密度和激光束扫描速度不同,所形成的熔覆层中TiC的分布状态有很大差别。随着激光能量密度的增大,TiC分布趋于均匀。当激光束扫描速度为2.5mm/s、激光束能量密度为6.09 J/mm2时,熔覆层具有最高的耐磨性能。     

310S不锈钢表面激光熔覆镍基球形碳化钨复合涂层的抗热震性能

在Inconel 625粉末中添加了质量分数为10%的WC,并以其为材料,采用激光熔覆技术在310S不锈钢基材表面制备了镍基碳化钨(Inconel 625–10%WC)涂层。对熔覆层进行550°C保温2 h的退火处理,并对比退火前后熔覆层的抗热震性能。WC颗粒与Inconel 625基料间以及熔覆层与基材间热膨胀系数的不匹配使热应力集中在界面处,是造成熔覆层开裂失效的主要原因。靠近裂纹处的材料被氧化也加剧了裂纹在熔覆层中的扩展生长。退火处理能缓解熔覆层内部的残余应力,减少位错等缺陷,并强化WC颗粒与Inconel 625基料间的界面结合力,从而提高熔覆层的抗热震性能。     

激光熔覆法制备ZrO2-Y2O3涂层的显微组织与性能研究

采用预制粉末式激光熔覆法在钛合金(Ti-6Al-4V)表面制备了纳米ZrO2-8％ Y2O3涂层,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和光学显微镜(OM)对涂层的相组成及组织结构进行分析,同时分析了涂层的显微硬度分布情况.结果表明:在一定功率范围内,涂层气孔随激光功率增大而逐渐减少,裂纹随激光功率增大而增多;ZrO2陶瓷涂层与基体间结合良好,熔覆层微观组织结构主要以细小的树枝晶形态存在.在不同区域表现出不同的组织特征,靠近表面处晶体尺寸相对较小,呈柱状整齐排列在熔覆层表层区域;熔覆层中部主要包含块状晶及少量树枝晶;熔覆层底部主要为树枝晶,其一次品轴方向沿垂直于涂层截面方向生长;熔覆层主要由四方相(t相)ZrO2和立方相(c相)ZrO2组成;熔覆层平均硬度达到1000～ 1300 HV0.2,约为基材硬度的3.5倍.     

激光熔覆技术修复纯镍板工艺研究

为了研究激光熔覆修复纯镍板孔洞的技术,建立了影响激光熔覆工艺参数的简化物理模型,并测得了参数变化与熔覆层尺寸的关系。结果表明:激光熔覆层形貌与送粉量相关,熔覆层宽度和高度与激光束移动速度关系密切;当激光功率1.5 kW、光斑直径4mm时,通过调节送粉量(0.75~1.75g/s)和激光束移动的速度(1~5mm/s),可以实现激光熔覆技术修复腐蚀的纯镍板,满足工业应用的要求。     

大型往复压缩机曲轴裂纹的激光熔覆修复

阐述了激光熔覆技术的原理与特点,介绍了应用激光熔覆技术修复大型往复压缩机曲轴曲柄销表面裂纹的简要过程及该曲轴修复后的运行情况。实践证明,激光熔覆技术具有覆层缺陷率低、组织细密、性能优异、与基体结合牢固及在加工过程中对基体的热影响极小、工件变形小等优点。     

碳化钨对激光熔覆层组织和耐磨性的影响

采用激光熔覆的方法在Q235钢板表面得到熔覆层,研究了激光熔覆后显微组织的变化、表层显微硬度的变化趋势及其原因及熔覆层抗磨损性能提高的幅度。结果表明：添加WC,可使熔覆层组织细化,硬度和抗磨损性能得到不同程度的提高。     

铜对铁基合金激光熔覆涂层的影响

采用激光熔覆技术在Q235A钢表面制备Fe/Cu复合涂层,利用XRD,SEM,TEM和滑动磨损试验等方法研究了Cu对铁基合金激光熔覆涂层的影响.结果表明,未经时效处理的Fe/Cu熔覆层主要是由α-Fe、正交结构的M7C3和M23C6构成.在马氏体上分布着高密度的位错,而且位错沿着熔覆基材向熔覆层方向延伸分布.熔覆层经时效处理后,ε-Cu颗粒沿着M7C3相由过饱和α-Fe中弥散析出,对其周围的位错起钉扎作用.时效后熔覆层的表面耐磨性能显著提高.     

45钢表面激光熔覆WC／Co金属陶瓷

研究了45钢表面WC／Co金属陶瓷激光熔覆层的组织、界面特征及其形成机制,分析了激光熔覆层中涂层元素和硬度的分布特征。结果表明,激光熔覆使WC／Co等离子喷涂层的片层状组织特征消除,形成了连续致密的熔覆层;由于涂层中不同部位的成分。温度分布及冷速不同使初生相呈树枝状、多边形块状、花瓣状、条状及颗粒状等几种形态;实现了涂层与基体间的冶金结合,结合带宽度约3-5μp;涂层硬度达1794HV0.1。     

挤压造粒机螺杆元件表面激光熔覆工艺研究

本文采用激光熔覆工艺在38ClMoAl基体上熔覆5～6 mm两种Cr18系列新型熔覆材料，分析熔覆金属的组织形貌，并测定其耐磨性和硬度变化；通过对比修复螺杆原件前后内孔花键尺寸，判定激光熔覆工艺修复过程中的变形量大小。研究结果表明，熔覆金属与基体结合良好，主要是以枝晶状马氏体为主，枝晶间弥散分布着硬质碳化物；在熔覆层与基体之间其形成细小的热影响区，熔池液体沿垂直于界面的最大散热方向快速生长，形成了明显的向上生长的胞状晶、树枝晶。1#熔覆金属硬度平均在50～52 HRC,2#熔覆金属的硬度平均在54～57 HRC之间；通过磨损对比可知，两种熔覆金属磨损失重分别是是45#淬火钢的68%和36%。检测对比螺杆元件修复前后的尺寸，采用激光修复后的零件尺寸变形量平均在0.12 mm以内，符合修复要求。     

激光熔覆Zr65Al7.5Ni10Cu17.5非晶纳米晶复合涂层组织结构

在Ti基体上激光熔覆Zr65Al7.5Ni10Cu17.5合金粉末,得到含非晶、纳米晶复合涂层。分析表明涂层由金属间化合物和非晶、纳米晶构成。涂层按组织形貌分为3层:表面枝晶区、中部细晶区和结合区枝晶区。金属间化合物为Al2Zr3、CuZr2和Zr2Ni,纳米晶为简单四方Al2Zr3相,晶格常数为:a=b=7.618 nm,c=6.985 nm。     

TiC添加量对等离子熔覆Ni60–WC复合涂层性能的影响

在45钢上通过等离子熔覆制备了WC?TiC?Ni涂层,对其物相、显微硬度和滑动摩擦磨损行为进行了分析.结果表明:熔覆层与基体材料之间为冶金结合,熔覆层表面无裂纹和气孔.TiWC2的形成使得熔覆层的显微硬度和耐磨性得到提高.当TiC的添加量为20％(质量分数)时,涂层的平均显微硬度高达1072.5 HV,较WC/Ni熔覆层高了128 HV,此时涂层的耐磨性最好.     

不同等离子熔覆铁基合金涂层在阀门密封面上的应用

在阀门密封面上用等离子熔覆技术制备了Fe45、Fe313和Fe316三种铁基合金涂层.利用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪表征了熔覆层的显微组织和物相组成.采用维氏硬度计测试了熔覆层的显微硬度,并使用电化学工作站和全浸腐蚀试验测试了它们的耐蚀性.结果表明,Fe45熔覆层呈现均匀的等轴晶组织,Fe313和Fe316熔覆层在与基体接触的区域形成了细晶粒区,而在熔覆层的中部出现了柱状晶组织.3种熔覆层的主要硬质相均为M7C3型碳化物,其中存在固溶相(Fe,Cr).3种熔覆层的显微硬度都高于基体,Fe45、Fe313和Fe316熔覆层的平均显微硬度为629.76、550.51和408.91 HV.Fe316熔覆层的耐蚀性最佳,Fe45熔覆层的耐蚀性最差.     

甲胺泵组合阀零件的激光强化

采用激光熔覆技术对尿素生产线上的甲胺泵组合阀零件密封面进行强化，激光强化的熔层表面光整，加工余量小，基体无变形。激光熔覆层组织致密，晶粒度细小，硬度和强韧性更高，消除了气孔、裂纹、夹杂物等缺陷。     

La_2O_3对激光熔覆生物陶瓷涂层生物活性的影响

采用梯度宽带激光熔覆技术在钛合金(TC4)基体表面制备生物陶瓷涂层,研究不同含量稀土氧化物La_2O_3的加入对浸泡在模拟体液(SBF)中的生物陶瓷涂层生物活性的影响。结果表明,稀土氧化物La_2O_3在激光熔覆生物陶瓷过程中具有诱导合成HA+β-TCP的作用,在模拟体液(SBF)中浸泡相同时间,当La_2O_3含量为0.6 wt%时,合成HA+β-TCP的数量最多,生物陶瓷涂层生物活性更好。