Inconel 690局部干法水下激光焊接接头组织及性能研究

采用气体辅助排水装置对Inconel 690合金进行水下局部干法激光焊接,研究了热输入和离焦量对焊缝成形、横截面几何特征、对接接头缺陷和力学性能的影响,从而实现工艺参数优化。结果表明：热输入对焊缝的宽度影响较大,熔池的Marangoni流动和金属蒸气的喷发导致顶部区域宽度扩大。焊缝的结晶形态由平面状经过胞状转变为树枝状。随着焊接热输入的减小,焊缝晶粒尺寸减小,力学性能则不断增强。焊缝的宽度随离焦量的增加而改变,离焦量为零时,接头力学性能最佳。水下和陆上焊接获得的接头显微组织均由胞状晶、柱状晶和树枝晶组成。陆上焊接接头枝晶间存在Cr和Ni元素偏析现象。而水下焊接过程中水的快速冷却作用有助于改善接头枝晶间的合金偏析程度,但恶化了合金元素晶内偏析。在最佳焊接工艺参数下,水下焊接接头的抗拉强度和陆上焊接接头相似,冲击韧性亦达到陆上焊接接头的90%,显微硬度则高于陆上焊接接头。     

激光熔凝不锈钢的组织和综合性能

为探究激光熔凝工艺对不锈钢表面综合性能的影响,本课题组选用LDF 4000-40型激光器对0Cr17Ni12Mo2不锈钢表面进行处理,并采用光学显微镜、电子显微镜、能谱扫描仪、显微硬度计、电化学分析仪及磨损试验机等对其微观组织与性能进行表征.结果 表明:由于不同区域的传热、散热差异,激光熔凝组织与基体的界面呈波浪形,强...     

扫描间距对激光熔凝强化组织性能的影响

介绍利用横流ＣＯ２激光器,对ＫＡ系列转子轴颈的激光熔凝强化应用研究。用扫描电镜分析了硬化层及过渡层的组织形貌,用显微硬度计进行横截面的硬度测量,用磨擦磨损实验机对不同扫描间距试样进行了耐磨性测试,结果表明：在相同工艺参数下,扫描间距１２ｍｍ的试样相对耐磨性最高。扫描间距对激光熔凝强化组织性能的影响@夏元良$大连理工大学三束材料改性国家重点联合实验室!大连　116024@徐军$大连理工大学三束材料改性国家重点联合实验室!大连　116024@李刚$辽宁工程技术大学机械工程学院!阜新　123000@黄大文$辽宁工程技术大学机械工…     

高功率激光熔凝AZ91HP镁合金组织和性能

在真空条件下对AZ91HP镁合金进行了高功率激光熔凝处理。研究结果表明,在高功率激光快速扫描下,熔凝层主要由分布于α-Mg枝晶间的板条状β-Mg17Al12构成,硬质相β-Mg17Al12含量较原始镁合金有所增加。随激光功率增加,熔凝层树枝晶尺寸逐渐增大,且长度方向上的增加幅度约为宽度方向上增加幅度的10倍。由于枝晶细化和β-Mg17Al12的强化作用,与原始镁合金相比,熔凝层的硬度约提高90%左右,耐磨性提高78%,耐蚀性显著提高。     

Cr12激光表面熔凝处理的组织和性能研究

采用CO2 连续波工业激光器在Cr1 2钢表面进行了激光处理试验 ,利用光学显微镜、电子显微镜观察了激光熔凝处理后Cr1 2钢的组织 ,并比较了激光处理前后的耐磨性。结果表明 ,激光熔凝后获得超细化的枝晶组织 ,其组织为树枝状初晶A′和树枝间层片状共晶 (A′ +(Cr、Fe) 7C3 )。组织细化 ,奥氏体应力应变诱发马氏体转变 ,磨损中大量位错团的产生是激光处理后Cr1 2钢耐磨性提高的原因。     

高铬钢轧辊激光熔凝层组织及性能

利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)等手段对高铬钢轧辊激光熔凝层的显微组织、相结构、回火稳定性及高温耐磨性能进行了分析.结果表明,高铬钢激光熔凝处理后剖面区由熔凝区、热影响区(HAZ)和基体组成.基体组织为回火马氏体和网状M7C3型碳化物,激光熔凝处理使基体中脆性碳化物完全溶解,表面熔凝区组织得到高度细化,呈现组织梯度,生成奥氏体和M23C6型碳化物,热影响区由隐晶马氏体、残余奥氏体和弥散的碳化物组成.激光熔凝区由于细晶强化、固溶强化和位错强化的共同作用,回火稳定性明显提高,560 ℃回火后出现二次硬化,峰值硬度达到672 HV.高温滑动磨损条件下激光熔凝层具有优良的耐磨性能.     

δ时效处理对激光增材修复Inconel 718合金组织与性能的影响

采用激光增材修复技术和Inconel 718球形粉末对预制凹槽的Inconel 718合金进行逐层修复,然后在800℃下进行不同时间(4,8,16,32 h)的δ时效处理,研究了时效时间对修复层组织和性能的影响。结果表明:随着时效时间延长,修复层中的Laves相和强化相γ″相逐渐消失,而δ相通过切变的方式在γ″相密排面层错的基础上形核并长大。修复区中的δ相在残余Laves相周围呈细针状析出,并随着时效时间的延长而变大;而母材中的δ相优先在晶界处形核长大,最终在晶粒内以平行式生长。虽然时效处理能够有效提高修复区及母材的显微硬度及抗拉强度,但随着时效时间的持续增加,硬度及力学性能均呈现下降的趋势;修复区及母材的显微硬度在时效4 h时分别达到最高值361 HV和465 HV,之后随着时效时间的延长而逐渐下降;不同时效处理后的修复件的拉伸断裂部位均位于修复区,断口整齐,呈典型的脆性断裂。     

激光快速熔凝CuCr50触头材料的组织与性能

采用激光快速熔凝技术处理了CuCr50材料的表面,结果表明,该方法可使CuCr50材料表面得到3～5μm的亚晶层,该层孔隙率低,硬度比基体提高近1倍,但电导率变化不大。当其它工艺参数不变时,可通过改变激光功率来获取不同深度的熔池,在熔池与基体之间存在一热影响区,该区的性能界于表层和基体之间,激光表面重熔作为CuCr50触头材料表面强化的工艺是可行的。     

镁合金激光熔凝层显微组织分析

采用激光熔凝技术处理镁合金,系统分析了激光熔凝处理后熔凝层组织变化特征。研究结果表明,激光熔凝处理后,熔凝层相组成仍为α-Mg和β-Mg17Al12,其中β相含量较原始镁合金有所提高。熔凝层组织呈明显的树枝晶形貌特征,较原始镁合金晶粒显著细化,且沿熔凝层深度增加,枝晶尺寸逐渐增大。透射电镜分析进一步证明了熔凝层由密排六方结构的α-Mg和体心立方结构的β-Mg17Al12组成,其中β相呈板条状、短柱状和六棱柱状多种形态析出。另外,当激光功率从2 kW增加到5 kW时,熔凝层中β含量和枝晶尺寸均增加,且枝晶长度方向的增加幅度约为宽度方向上增加幅度的10倍。在枝晶细化和沉淀强化综合作用下,熔凝层的耐磨性较原始镁合金有显著提高。     

AZ91HP镁合金真空激光熔凝的微观组织与性能

在真空条件下对AZ91HP镁合金进行了激光熔凝处理。研究结果表明,镁合金激光熔凝层均是由α3/Mg和β-Mg17Al12相所构成,且随激光扫描速度的增加,β-Mg17Al12相的相对含量降低。随着激光扫描速度的增加,由于熔凝层组织细化,致使其硬度、耐磨性、减磨性和耐蚀性增加,但因熔凝层中β-Mg17Al12相的相对含量较高,使得激光熔凝层的耐蚀性较镁合金为低。     

AM50镁合金表面激光熔凝层的组织与耐蚀性能

采用CO2连续激光对AM50镁合金表面进行熔凝处理。利用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和X射线衍射(XRD)等手段对熔凝层的组织与成分进行了分析,通过在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的电化学极化曲线测试和浸泡实验对激光熔凝层的耐蚀性能进行了检测。激光熔凝处理使镁合金的组织得到高度细化,组织与成分分布更加均匀,β相减少,Al及杂质元素的固溶度增加。极化曲线测试结果表明,激光熔凝表面的腐蚀电位较未处理试样提高了37mV,阳极腐蚀电流密度约降低了一个数量级;浸泡实验结果显示,激光熔凝表面腐蚀坑的出现时间和扩展速率明显慢于未处理试样,激光熔凝处理使镁合金的耐蚀性能有了明显提高。     

扫描速度对激光快速熔凝钢组织与物相的影响

用TEM（透射电子显微镜）和XRD（X射线衍射）对H13，40Cr等材料的激光快速熔凝组织的观察分析，表明扫描速度大时熔区中以极条马氏体为主，其亚结构为位错，马氏体板条上弥散分布着碳化物的细小颗粒；当扫描速度较小时，熔区中则以片状马氏体为主，其亚结构是李晶。     

钢表面激光快速熔凝的组织特征

本文采用2kW 横流二氧化碳激光器进行了 CrWMn 钢的快速动态熔凝处理。在本实验条件下,借助光学显微镜、扫描电镜和显微硬度仪,揭示了钢表层在激光动态凝固之后,其宏观凝固组织是非均匀的。这种非均匀性表现在两个方面,①在熔区边缘(B 区)内,白色组织与黑色组织混合共存;②熔区中心(A 区)组织与B 区组织的混合共存。研究表明:白色组织为残余奥氏体,其显微硬度为 HV_(0.2)300kgf/mm~2,而黑色组织为回火马氏体和残余奥氏体,其显微硬度为 HV_(0.2)620kgf/mm~2。最后指出形成凝固组织不均匀的原因在于对流运动特征所致。     

超声振动对激光熔凝熔池影响研究

通过数值模拟与实验相结合的方法,研究超声场对激光熔凝过程中熔池温度场、流场以及熔池形貌的影响。建立描述超声振动辅助激光熔凝过程中的声场和温度场的三维数学模型,通过有限体积法实现激光熔池中声场和温度场的耦合模拟分析,系统分析激光熔池内声场、温度场、流场的变化规律。结果表明:在超声场作用下的熔池温度略低于未施加超声场的熔池温度;流动速度增加72%,但并未改变未加超声时熔池内Marangoni流的环流趋势;在超声场作用下的熔池宽度增加0.5 mm、深度减小0.1 mm。通过激光熔凝实验验证数值模拟结果与实际情况基本吻合。     

钢表面激光快速熔凝的组织特征

本文采用2kW横流二氧化碳激光器进行了CrWMn钢的快速动态熔凝处理.在本实验条件下,借助光学显微镜、扫描电镜和显微硬度仪,揭示了钢表层在激光动态凝固之后,其宏观凝固组织是非均匀的.这种非均匀性表现在两个方面,①在熔区边缘(B区)内,白色组织与黑色组织混合共存;②熔区中心(A区)组织与B区组织的混合共存.研究表明:白色组织为残余奥氏体,其显微硬度为HV0.2300kgf/mm2,而黑色组织为回火马氏体和残余奥氏体,其显微硬度为HV0.2620kgf/mm2.最后指出形成凝固组织不均匀的原因在于对流运动特征所致.     

激光渗氮强化数控机床传动轴的组织与性能调控研究

采用连续光纤激光器研究了12组(A～L组)不同激光参数对数控机床传动轴的表面氮化效果,从中选出了3组最佳参数研究了其渗氮后的组织与性能,以期为揭示表层氮化后的显微组织结构成分及其物理-机械行为等演变规律奠定基础。结果表明,当激光功率为1.2 kW、扫描速度为3 mm·s^-1时形成的渗氮层表面粗糙度最低,为Ra 1.6μm;显微组织不仅得到细化,也从回火索氏体变为由马氏体、碳化物、氮化物和基体组织组成的混合组织。此外,渗氮层的显微硬度、抗磨损性能以及抗拉强度均得到了相应的提高。     

NiAl对激光熔凝Ni-P-Al2O3复合镀层性能的影响

利用CO2激光熔凝NiAl/Al2O3化学复合镀层,研究NiAl金属间化合物的加入对复合镀层的性能影响.借助SEM、XRD、摩擦摩损试验机等对激光强化后的复合镀层的成分、组织、结构以及耐磨性能进行了分析.NiAl金属间化合物的加入明显提高复合镀层的表面平整度,对显微组织的细化也起到了一定的作用.激光熔凝后产生的金属间化合物对提高复合镀层的硬度和耐磨性起到重要的作用.复合镀层硬度提高近3倍,而其耐磨性提高50%左右.     

Inconel 625激光合金化层组织、性能与耐磨性研究

采用预制涂层激光合金化法 ,在镍基高温合金Inconel 6 2 5表面预置WC -TiC粉末涂料 ,在增碳、锆条件下可获得成形好、无裂纹、与基材形成冶金结合的合金化层。合金化层组织特点是在γ -Ni枝晶内和枝晶间均匀分布大量从液态析出的复合碳化物。电子探针微区分析表明 ,在γ -Ni枝晶内析出富Ti、Nb、Zr、W、Mo的颗粒状复合碳化物 ,颗粒尺寸 1～ 2 μm ,颗粒数达 10 4个 /mm2 量级 ;在γ -Ni枝晶间析出富W、Mo、Cr的形态复杂的条、块状复合碳化物。合金化层显微硬度约为HV0 .2 4 0 0 ,比Inconel 6 2 5合金硬度HV0 .2 2 5 0提高了 6 0 %。环块磨损试验发现 ,上试样为GCr15标准环时 ,激光合金化层耐磨性是Inconel6 2 5合金的 4 .1倍 ,摩擦系数降低 16 % ,耐磨性与钢表层氮化处理试样相当。上试样为渗碳淬火钢环时 ,激光合金化层耐磨性是钢氮化处理试块的 5 .7倍。研究表明 ,镍基高温合金Inconel 6 2 5表面激光合金化制备原位自生复合碳化物颗粒为增强相的激光合金化层具有很好的工艺重现性。     

W302和 S600热作模具钢激光熔凝及时效处理微观组织和性能研究

Ｗ３０２和Ｓ６００系由奥地利生产的“石禄”牌高韧性热作模具钢,主要用在工作条件苛刻的热挤压和锻造模具,失效形式多以磨损为主。采用常规表面处理加工费用高,质量不稳定,本文通过研究常规热处理态、激光熔凝态、高温时效态材料的微观组织、相组成、硬度,以及对比常规热处理态和激光熔凝态的磨损性能,揭示激光熔凝强化对材料强韧性能的影响机制。激光熔凝加工参数：功率２ｋＷ,光斑直径３．５ｍｍ,扫描速度１０～２０ｍｍ／ｓ,用氩气进行轴向和测吹保护,利用ＯＭ、ＳＥＭ、Ｄ／ｍａｘ－Ｂ型旋转阳极Ｘ射线衍射仪及Ｈ－８００Ｔ…     

化学反应热效应对激光熔凝区几何特征的影响

为了研究附加化学反应热的激光熔凝区特征,采用在低合金钢表面预制Mg,Al和Fe3O4涂层进行激光处理,得到了化学反应热影响激光熔凝区形貌的实验结果。结果表明,引入化学反应热源,使激光熔化区宽度、热影响区宽度和深度增加,熔化区的深宽比降低;Al和Fe3O4涂层的熔化深度比表面黑化处理的熔深深,Mg和Fe3O4涂层的熔化深度比表面黑化处理的熔深浅;利用多元合金氧化物还原化学反应热和激光形成复合热源,可以快速形成多元合金共渗的熔凝层。