退火对激光熔覆FeCrNiCoMn高熵合金涂层组织与性能的影响

采用激光熔覆的方法在45#钢基体上制备了表面形貌良好的FeCrNiCoMn高熵合金涂层,为了研究该高熵合金涂层的抗高温软化性能,分别在550℃、700℃、900℃、1000℃、1160℃下对涂层进行了2h的退火实验。用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和显微硬度计分别研究了涂层退火前后的微观形貌、相结构及显微硬度的变化。结果表明,熔覆态涂层组织为柱状树枝晶结构,主要由面心立方固溶体(FCC)和少量体心立方固溶体(BCC)构成,其平均显微硬度为540HV0.2。550℃、700℃、900℃退火后涂层的组织长大不明显,900℃退火后涂层BCC固溶体相衍射峰变得非常明显,1000℃和1160℃退火后组织逐渐长大,相转变为单一的FCC结构。合金涂层经过不同温度退火后,显微硬度呈现先增大后减小的趋势,在900℃退火后,涂层硬度最高为665HV0.2,说明该合金涂层在低于900℃时具有良好的抗高温软化性能。     

激光熔覆NiCoFeCrTi高熵合金涂层及其耐磨性能研究

为了提高45#钢的耐磨性能,采用CO2激光熔覆技术进行了NiCoFeCrTi高熵合金涂层的制备实验。采用X射线衍射仪、扫描电镜和能谱仪分别分析了高熵合金熔涂层的物相结构、显微组织和化学成分。结果表明,由于高熵效应,NiCoFeCrTi涂层具有简单的面心立方相结构;在NiCoFeCrTi高熵合金涂层的熔覆层和结合区中未发现微裂纹,说明高熵合金与45#钢基底的冶金结合较好;熔覆涂层的表面显微硬度远远高于基底,维氏硬度可以达到940HV,是基底的3倍;表面熔覆了NiCoFeCrTi高熵合金的45#钢样品的磨损体积损失为5.010-10m3/m,低于45#钢的8.110-10m3/m。激光熔覆技术制备的NiCoFeCrTi高熵合金涂层可以显著提高45#钢耐磨损性能,对涂层应用研究具有较大参考意义。     

刀具表面激光熔覆高熵合金涂层的研究进展

高熵合金具有很广泛的应用价值。目前,传统的铁基合金达不到高速切削的要求,为提高传统刀具材料在高速切削下的性能,国内外通过激光熔覆技术对传统刀具材料进行了改性。本文综述上述研究,同时也总结高熵合金块体与涂层的制备方法及研究现状。从热力学半经验判据设计合金成分出发,首先,介绍成分设计下的基础合金体系的显微组织与性能,探究添加不同合金化元素对涂层组织与性能的影响机制。其次,介绍退火和工艺参数对刀具表面激光熔覆高熔点高熵合金涂层的组织与性能的影响。最后展望高熔点高熵合金涂层的发展前景。     

激光熔覆制备CrNiAlCoMoBx系高熵合金涂层的组织与性能研究

为了拓展激光熔覆制备高熵合金涂层在材料表面改性中的应用, 本文利用激光熔覆的方法在45#钢基体上制备了成形质量良好的CrNiAlCoMoBx系高熵合金涂层, 并研究了激光熔覆工艺参数和B含量对涂层成形质量、微观组织结构和硬度的影响。结果表明: 在优化的工艺参数下, 可以得到表面形貌良好的CrNiAlCoMoBx系高熵合金涂层, 涂层与基体呈良好的冶金结合, 涂层由枝晶和网状共晶组织组成, 均匀致密, 最高硬度达到950 HV0.2, 平均硬度可达700 HV0.2, 是基体45#钢硬度的3倍。随着B含量的增加, 裂纹减少, 硬度有所降低, 但始终在600 HV0.2以上; 涂层的干摩擦磨损性能优于H13钢; 在3.5%NaCl电解液中耐腐蚀性良好, 与304不锈钢相当。     

激光制备AlxCoCrNiMo高熵合金涂层的研究

激光制备高熵合金涂层对于拓展性能优异的高熵合金在表面改性中的应用具有重要意义.采用激光熔覆的方法,在45#钢基体上制备了成形良好的AlCoCrNiMo涂层,证实了激光制备AlCoCrNiMo高熵合金涂层的可行性,并研究了激光熔覆工艺参数和Al含量对AlCoCrNiMo高熵合金涂层的成形质量、微观组织结构、硬度的影响规律.结果表明,在无保护气体、涂覆厚度较薄、能量密度适宜时,可以得到成形质量良好的AlCoCrNiMo高熵合金涂层;涂层组织由共晶体和网状联接物组成,平均硬度在950～1250HV0.2之间,在800℃下仍能保持700HV5的硬度,随着工艺参数的不同,涂层的组织、硬度会有一定的差异;随着A1含量的增加,AlxCoCrNiMo涂层的相结构变得简单,网状联接物的耐腐蚀相减少,硬度降低,但涂层的硬度始终在950HV0.2以上.     

汽车用钢表面激光熔覆AlCoCrFeNi高熵合金涂层组织及耐磨性研究

为提升汽车用316不锈钢的耐磨性及硬度,在316不锈钢表面采用激光熔覆技术制备AlCoCrFeNi共晶高熵合金熔覆层。采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射分析技术(EBSD)、显微硬度计、往复式摩擦磨损试验机分别对共晶高熵合金熔覆层的微观组织、相组成、晶体学特征、表面显微硬度、耐磨性及磨损机理进行分析。具体结论如下：AlCoCrFeNi共晶高熵合金涂层的相组成为FCC相和BCC相。EBSD结果表明涂层的晶粒尺寸约为15.34μm,涂层内部具有较高的位错密度。涂层的表面显微硬度为311 HV±10.2 HV,约为316不锈钢基体的1.7倍。强化机制为固溶强化和位错强化。涂层的摩擦系数约为0.422,比磨损率为4.52×10^-5 mm³/(N·m),均明显优于316不锈钢基体。磨损机理主要为磨粒磨损,并伴有轻微的黏着磨损。     

激光熔覆Fe0.5NiCoCrCuTi高熵合金涂层的微观结构及性能

采用激光熔覆工艺在40Cr钢表面制备了Fe0.5NiCoCrCuTi高熵合金涂层,利用带有能谱的扫描电子显微镜（SEM/EDS）、显微/维氏硬度计、摩擦磨损试验机、电化学工作站等对Fe0.5NiCoCrCuTi高熵合金微观结构进行分析并测试其硬度、耐磨性能、耐蚀性能。结果表明:Fe0.5NiCoCrCuTi高熵合金试样主要由涂层、热影响区及基体组成,涂层无气孔、裂纹等缺陷,与基体呈冶金结合;涂层主要由两种形貌的片状组织组成,晶粒排列紧密,晶粒表面分布着细小的粒子;涂层出现元素偏析,但程度较小;细晶强化、固溶强化、析出强化的共同作用使得Fe0.5NiCoCrCuTi涂层具有高硬度,表面最高硬度为857 HV,约为基体40Cr钢的3.3倍,高硬度及细小尺度析出物为涂层的耐磨性提供了保证;Fe0.5NiCoCrCuTi高熵合金涂层在3.5% NaCl和0.5 mol/L H2SO4溶液中的耐蚀性能优异,与304不锈钢相比,自腐蚀电流密度降低两三个数量级,自腐蚀电位分别正移0.230、0.161 V。     

激光熔覆铝合金表面制备高熵合金工艺参数分析

通过研究不同参数下高熵合金熔覆层的显微组织、相的组成,并将晶界与树枝晶元素原子量进行对比分析,揭示工艺参数对激光熔覆制备高熵合金的影响。结果表明：在激光功率一定的条件下,AlCoCrCuFeNi高熵合金相结构随着扫描速度的增加逐渐由bcc相变为bcc相+fcc相;对比熔铸法,激光熔覆铝合金制备多了1个以Al元素为主的fcc固溶体相。高熵合金主要由底部的树枝晶向顶部的等轴晶发展。通过EDS分析发现,熔覆过程中Al元素偏析严重,Cu元素在晶界处有少量偏析,且扫描速度对合金质量影响明显。     

激光熔覆CoCrFeMnNiTix高熵合金涂层的微观组织及性能研究

利用激光熔覆技术在45钢表面制备了CoCrFeMnNiTi_x（x为Ti的摩尔比,x=0.25,0.50,0.75,1.00）高熵合金涂层。采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析仪（EDS）、维氏硬度计、电化学工作站和摩擦磨损试验机等分析了Ti元素对CoCrFeMnNiTi_x高熵合金涂层微观组织和性能的影响。结果表明CoCrFeMnNiTi_x高熵合金涂层微观组织是由面心立方（FCC）固溶体相和TiC颗粒相组成的枝晶组织。随着Ti元素增加,TiC颗粒在晶内析出并逐渐增多,在Ti原子固溶引起的晶格畸变和TiC析出的共同影响下,晶格常数先增大后减小。Ti元素的添加引起了涂层的固溶强化和第二相强化,高熵合金涂层的显微硬度逐渐增高至364.5 HV0.3。掺杂Ti元素使高熵合金涂层的腐蚀机制由点蚀转变为晶间腐蚀,随着Ti元素含量增加,涂层活化阶段的晶间腐蚀加剧。涂层的磨损机制随Ti元素的增加由黏着磨损向氧化磨损与磨粒磨损转化,CoCrFeMnNiTi_0.25涂层具有最好的耐蚀性能和耐磨性...     

钛合金表面激光熔覆Ti C复合涂层的设计

钛合金具有比强度高、耐腐蚀性能好等优点, 但其硬度低、耐磨性能差, 限制了它在航空工程摩擦构件和生物医学工程上的应用。研究自行设计了3种预涂粉层的成分, 采用HL-5000型横流CO2激光加工机在TC4钛合金表面相应地制备了TiC+Ti、 TiC+Ti+ F102和TiC+ F102 3种熔覆层。通过SEM, EDAX, XRD, HXD-1000TMC型显微硬度计, HT-600型高温摩擦磨损试验机, 分析了熔覆层的显微组织、成分、物相, 测试了激光熔覆层的显微硬度和滑动摩擦磨损性能。结果表明: (TiC+Ti+ F102)和(TiC+ F102)熔覆层有可能用于航空结构材料;而(TiC+Ti)熔覆层有希望用于生物医学功能材料, 但仍需作进一步的研究。     

TiN_p／镍基合金复合耐磨涂层的激光熔覆

在４５钢表面用激光束熔覆了ＴｉＮ_ｐ／镍基合金复合耐磨涂层，对涂层的组织和滑动磨损性能进行了分析，并讨论了不同激光工艺参数下涂层稀释度的变化情况。熔覆层由ＴｉＮ颗粒、γ－Ｎｉ初晶以及γ－Ｎｉ＋（Ｆｅ，Ｃｒ）_２３（ＣＢ）_６共晶构成。初晶γ－Ｎｉ中观察到高密度的位错，共晶化合物（Ｆｅ，Ｃｒ）_２３（ＣＢ）_６中出现了大量的层错亚结构，这些特征均使得涂层中的基体相得到了强化。在激光熔覆过程中硬质相ＴｉＮ颗粒边缘发生了部分溶解，冷却过程中重新凝固的ＴｉＮ以细小枝晶状独立形核析出。复合涂层中由于ＴｉＮ颗粒的存在使得涂层硬度显著提高，在摩擦系数不明显变大的前提下耐磨性提高了３倍。     

宽带激光熔覆Ni基合金涂层结合区组织结构

采用SEM、TEM和EDX对宽带激光熔覆Ni基合金涂层结合区的组织结构进行研究,结果表明,涂层结合区是由白亮带和深色过渡带构成。白亮带为细小的等轴状γ－(Fe,Ni)固溶体组织,其与热影响区的主要结合形态为平直界面型。而过渡带为层片状γE－(Fe,Ni)+(M23(C,B)6。     

镁合金表面激光熔覆Cu-Zr-Al非晶复合涂层

采用激光熔覆技术在镁合金表面制备了Cu-Zr-Al非晶复合涂层。研究结果表明,非晶复合涂层主要是由非晶及Cu10Zr7和Cu8Zr3相构成,其中非晶相的摩尔分数约为60%。涂层结合区与基体之间的结合形态为非平直晶面型;热影响区由细小的α-Mg -βMg17Al12过饱和固溶体构成;由于高的铝含量增加了热影响区应力腐蚀敏感性,致使在金相腐蚀时其内部局部区域及与熔覆层结合处产生裂纹。在非晶相和金属间化合物复合作用下,复合涂层具有高的硬度、弹性模量、耐磨性和耐蚀性。     

镁合金表面宽带激光熔覆Cu-Zr-Al合金涂层

采用宽带激光熔覆技术在镁合金表面制备了Cu-Zr-Al合金涂层。研究结果表明,Cu-Zr-Al合金涂层是由ZrCu、Cu8Zr3、Cu1 0Zr7和Cu5 1Zr1 4金属间化合物和α-Mg所构成,其中ZrCu相呈连续网状分布于由Cu8Zr3、Cu1 0Zr7、Cu5 1Zr1 4相所构成的灰色区周围。熔覆区和热影响区之间呈现出犬牙交错型界面结合特征。受熔覆材料元素扩散迁移的影响,热影响区具有典型的共晶组织形态。由于合金涂层中多种金属间化合物的增强作用,使合金涂层具有高的硬度、弹性模量、耐磨性和耐蚀性。     

镁合金表面激光熔覆Al-Si基纳米SiC复合涂层的组织及性能

纳米材料由于其结构的特殊性,具有一般材料难以获得的优异性能,为了将纳米材料的优异性能应用到镁合金表面改性当中,利用横流CO₂激光器在AZ31B镁合金基体上制备了Al-Si合金粉末+5%纳米SiC粉末复合涂层,采用光学显微镜、扫描电子显微镜观察了熔覆层的显微组织并分析了微区成分分布情况,激光熔覆层与基体结合良好,熔覆层的显微组织具有明显的结构特征,出现了大量的十字架结构。X射线衍射结果表明,激光熔覆层的组成相主要为Mg₂Si、Mg₂C₃、Mg₁₇Al₁₂、A_l3.21Si_0.47等。利用显微硬度仪进行了硬度测试,由于在激光熔覆过程中新形成的化合物起到了强化作用,熔覆层的最高显微硬度可达216 HV0.2,是基体的3倍多。     

激光熔覆高硬涂层裂纹控制研究

为了解决激光熔覆高硬涂层开裂的问题, 采用CO2激光在20CrMnTi钢表面进行了激光熔覆Colmonoy88合金涂层(熔覆层维氏硬度超过了800 HV0.1)的研究。采用扫描电镜和能谱分析仪对熔覆层微观组织结构进行了分析, 并采用显微硬度计、摩擦磨损试验机等仪器对其性能进行了测试。研究发现提高预热温度可以显著降低熔覆层的开裂倾向, 但不足以使熔覆层中裂纹完全消失; 而CeO2的掺入也可以减少熔覆层中裂纹数量, 且当CeO2的含量w(CeO2)≥0.10%时, 熔覆层中裂纹完全消失。试验结果表明, CeO2的掺入能使熔覆层中晶粒得到细化, 显微硬度分布变得均匀, 耐磨性能得到提高; 且当CeO2的添加量为w(CeO2)＝0.10%～0.15%时, 熔覆层耐磨性能获得最大提高, 与未添加CeO2时相比提高了约67%, 磨损形式为磨粒磨损。     

铜合金的激光熔敷

从九种铜合金粉末中优选出了适于激光熔敷的ＣｕＳｎＰ合金。Ｃｕ／铸铁激光熔敷存在界面浸润能力差、表面易氧化、层内气孔多等缺陷；它属于微稀释熔敷；对工艺参数控制严格。添加硅、硼等脱氧剂可改善界面浸润和保护能力，获得可工业应用的大面积熔敷层，其主要相结构为ａ＋β，Ｈｖ１５０。     

45#钢的NiCrBSi激光涂复

应用2 kW-OO 激光器在45#铜板上进行NiCrBSi合盘的激光涂复处理．使用透射电镜和X射线衍射进行分桁的结果表明整个激光区的相组成是相同的,而在熔化区与基体交界的过渡层的相组成则与熔化区的有所不同.