扫描速度对不锈钢激光熔覆铁基合金涂层组织与性能的影响

在SUS304不锈钢板表面进行单道激光熔覆试验,通过金相分析、扫描电镜、显微硬度及残余应力测定等方法和手段,分析不同扫描速度下涂层的宏观形貌、微观组织与性能。研究表明,随着扫描速度的增加,熔覆层表面枝状晶细化,熔覆层与基体的结合性好,硬度提高,残余应力低;在扫描速度为100 mm/min时,熔覆层表现出最佳的表面质量和冶金结合性。     

灰铸铁激光熔覆铁基和镍基粉末的比较*

采用高功率横流CO2激光器,以铁基和镍基合金粉末为熔覆材料,用同步送粉法在灰铸铁基体材料上进行激光熔覆试验,并对熔覆层组织和性能进行比较分析。结果表明,激光熔覆镍基时覆层内的组织较铁基合金熔覆层组织均匀细致;熔覆镍基和铁基粉末合金层与基体结合紧密成冶金结合;结合区的组织晶粒细小,合金碳化物含量高,其硬度也最高。用正交试验法分析激光功率、扫描速度、熔覆层数对熔覆效果、表面硬度的影响规律,获得激光熔覆层表面硬度显著提高;对表面硬度影响最大的因素是扫描速度,其次是激光功率,熔覆层数则影响不大。熔覆Fe35合金粉末综合优化参数为扫描速度300mm/min、激光功率4.0kW、熔覆二层。熔覆Ni20A合金粉末优化参数为扫描速度400mm/min、激光功率4.0kW。     

扫描速度对激光熔覆Al基非晶复合层组织与性能的影响

目的在5083铝合金表面激光熔覆制备Al-Ni-Y-Co-La非晶复合熔覆层,并研究扫描速度对熔覆层组织与性能的影响规律。方法采用YAG:Nd激光器,在扫描速度分别为200、300、400 mm/min下制备Al基非晶复合层,并采用金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、硬度仪、摩擦磨损试验机观察熔覆层微观组织及测试其显微硬度及耐磨损性能。结果熔覆层主要由α-Al相、Al3Y及Al4Ni Y等金属化合物相组成。随着扫描速度的增加,熔覆层组织由粗大的条(柱)状晶向细小的等轴晶转变,当扫描速度大于300 mm/min时,熔覆层内存在部分非晶复合区域。熔覆层平均显微硬度大于250HV0.1,当扫描速度为300 mm/min时,熔覆层显微硬度最高达300HV0.1。低载荷下,扫描速度为200、300、400 mm/min时的熔覆层和基体的平均摩擦系数分别为0.384、0.288、0.304、0.571,平均磨损体积分别为7.586×10~7、2.516×1~07、5.027×10~7、45.638×10~7μm3,熔覆层平均摩擦系数和磨损体积较5083基体均显著降低。结论采用激光熔覆技术能够制备Al基非晶复合层。当扫描速度为300 mm/min时,熔覆层具有最佳的成形性和耐磨损性能;当扫描速度进一步增大至400 mm/min时,熔池拖带基体翻卷上浮导致成分严重偏析,使熔覆层的成形性和耐磨损性能下降。     

扫描速度对Ti811合金激光熔覆涂层组织与性能的影响

目的 研究激光扫描速度对激光熔覆层组织与性能的影响。方法 采用通快TRUMPF Laser TruDisk 4002光纤激光器,在扫描速度分别为300、400、500 mm/min时,制备激光熔覆Ni基增强涂层,利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析仪（EDS）分析了熔覆层的微观组织和物相组成,利用显微硬度计及摩擦磨损试验机测试了熔覆层的显微硬度和耐磨损性能。结果 熔覆层主要由TiC、TiB2、Ti2Ni及γ-Ni等物相组成。随着扫描速度的增加,Ti811基材烧损程度逐渐减弱,熔覆层宽度W、高度H、基体熔深h及稀释率λ均逐渐减小。当扫描速度为500 mm/min时,熔覆层组织明显细化,平均显微硬度可达920HV0.5,超过基体硬度的2倍。扫描速度为300、400、500 mm/min时,熔覆层的平均摩擦系数分别为0.45、0.40、0.38,平均磨损量为2.1、1.7、1.4 mg。结论 采用激光熔覆技术能够在Ti811表面成功制备Ni基复合增强涂层。选择适当的激光扫描速度可以改善熔覆层显微组织,当激光扫描速度为500 mm/min时,熔覆层晶粒细小,组织分布致密均匀,显微硬度与耐磨损性能显著提高。     

钴基合金等离子熔覆工艺研究与优化

目的优化钴基合金等离子熔覆工艺参数,提高熔覆层的成形质量。方法以熔覆于Q235钢表面的多道钴基合金耐磨涂层为研究对象,开展正交试验,利用MIRA3X-MHX型扫描电子显微镜分析涂层组织结构及不同区域的物相成分,采用KEYENCE VHX-5000超景深显微镜和HXD-1000TMC/LCD维氏显微硬度计对熔覆层表面平整度和横断面的显微硬度进行测量分析,并结合灰关联分析法和极差分析法,探究工作电流、扫描速度和送粉速度对熔覆层表面平整度和显微硬度的综合影响,优化出最佳工艺参数组合。结果工作电流对熔覆层成形质量的影响最为显著,其次是扫描速度、送粉速度。各组熔覆层横断面纵向显微硬度的波动情况大致相同,且最大显微硬度均出现在距离上表层约0.4 mm处,熔覆层平均显微硬度是基体材料的3倍多。熔覆层中上部的组织结构分布均匀且致密,随着熔覆层深度的增加,熔覆层稀释率呈增大趋势,显微硬度逐渐降低。在工作电流为95 A、扫描速度为90 mm/min、送粉速度为12r/min的工艺参数下,熔覆层与基板结合良好,无气孔和空隙,横断面平均显微硬度较高,且熔覆层表面较为平整。结论经等离子熔覆成形质量工艺参数优化后,熔覆层表面性能有效提高,该结果可为等离子熔覆技术应用于易磨损工件的耐磨性研究提供参考。     

扫描速度对45钢表面Ni基TiC激光熔覆层性能的影响

TiC陶瓷相韧性好、润湿性好、热化学稳定性高、耐磨性好,在激光熔覆温度下几乎没有脆性第二相生成,是理想的增强相,但目前对其加入Ni基合金粉末进行激光熔覆的研究较少。在TLF3200TM三维激光焊接机上以不同的扫描速度在45钢表面激光熔覆Ni基TiC复合粉末,采用扫描电镜观察熔覆层形貌,采用硬度计测试熔覆层的硬度,采用磨损试验测试其耐磨性,采用极化曲线分析其耐蚀性,研究了扫描速度对激光熔覆层显微组织和性能的影响。结果表明:不同扫描速度得到的激光熔覆层组织均由熔覆区、界面结合区和基底热影响区组成;当扫描速度为5 mm/s时,熔覆层组织中细小的TiC颗粒均匀、弥散分布于熔覆区和热影响区,熔覆层磨损率最低为0.12 mg/mm2,维钝电流密度最小,为0.008 mA/mm2,钝化区间最大,为0.65 V,耐磨及耐蚀性最佳。     

扫描速度对中锰铁基合金激光熔覆层组织和性能的影响

利用激光熔覆技术在42CrMo钢表面制备了中锰铁基合金熔覆层。采用OM、SEM、XRD、显微硬度仪及SRV4摩擦磨损试验机对不同扫描速度下熔覆层的组织及性能进行了研究。结果表明:熔覆层与基体呈冶金结合,熔覆层均由熔覆区、热影响区和基体三部分组成,其组织由下至上依次为平面晶、树枝晶和胞状晶,且随扫描速度的增大,组织细化。熔覆层组织由马氏体和奥氏体组成,且随着扫描速度的增大,马氏体含量略有增加。熔覆层的显微硬度随着扫描速度的增加呈减小的趋势,在5 mm/s时硬度达到最大的739 HV0.1。熔覆层的耐磨性好于基体,但随扫描速度的增大而变差,5 mm/s时耐磨性最好,相对磨损性是基体的2.57倍。     

5052铝合金激光熔覆Al-Si合金涂层研究

采用高功率半导体激光器在5052铝合金表面熔覆Al-Si合金涂层。研究了激光熔覆工艺参数(激光的扫描速度和功率)对熔覆层质量的影响。试验结果表明,当激光束功率较高(3 000 W)、扫描速度较快(700 mm/min)时,能熔覆成较为连续的熔覆层,熔覆层与基体为冶金结合,表面硬度高于900 HV0.1。     

GCr15钢的激光熔覆铁基合金研究

冷轧辊等高碳钢机械零件在运行中易因严重的磨损或疲劳剥落而报废,如将其修复,则可延长其使用寿命。在常用于制作冷轧辊的GCr15钢上,采用激光熔覆技术,以不同的工艺参数(包括激光扫描速率、送粉速率和搭接率)制备了由内层(LC)和外层(HC)组成的铁基合金梯度熔覆层。采用X射线衍射(XRD)、光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)研究了熔覆层的显微组织、相成分,采用硬度计、磨损仪和台阶仪测定了熔覆层的硬度梯度和耐磨性能。结果表明:HC合金层主要由α-Fe、Cr_7C_3以及γ-Fe组成,熔覆层厚度为3～5mm,硬度梯度较平缓,无裂纹等缺陷。随着激光扫描速率的增大,HC层的组织细化,硬度和耐磨性提高。以130 mm/min扫描速率制备的熔覆层截面硬度高达800HV0.3,以70mm/min、90mm/min、130mm/min和170mm/min的扫描速率制备的熔覆层体积磨损率分别为1.63、1.50、1.32和1.33(×10~(-14)m~3/Nm),其摩擦因数分别为0.57、0.74、0.71和0.69。只要激光熔覆工艺参数恰当,GCr15钢的铁基合金熔覆层就具有细小的组织、高硬度和良好的耐磨性能。结果表明,采用激光熔覆技术修复磨损的冷轧辊等高碳钢零件是可行的。     

扫描速度对球墨铸铁激光熔覆层组织的影响

目的揭示不同扫描速度下激光熔覆Fe基覆层显微结构的变化规律,以寻求高效的组织控制手段。方法使用半导体激光器,在相同送粉量和激光功率条件下,采用不同扫描速度,在球墨铸铁表面制备激光熔覆层。采用光学显微镜、扫描电子显微镜和能谱仪、X射线衍射仪表征覆层微观组织和相组成,采用洛氏硬度计对覆层硬度进行测定。结果扫描速度为7 mm/s时,稀释率为16%,覆层组织主要是马氏体和少量残余奥氏体,晶粒细小,无裂纹,洛氏硬度为55.5HRC;扫描速度为5 mm/s时,稀释率为30%,覆层中的晶粒形态变粗大,且得到更多的柱状晶和等轴晶,残余奥氏体含量大幅增多,马氏体含量明显下降,结晶裂纹倾向大,洛氏硬度为21.7HRC。结论扫描速度在球墨铸铁的覆层制备中发挥了重要作用,对覆层凝固过程、晶粒生长、相组成、裂纹敏感性、硬度有很大影响。通过适当调整扫描速度可以改变马氏体和残余奥氏体的量,获得无裂纹且硬度合适的覆层,实现覆层组织和力学性能的有效控制。     

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。     

38CrMoAl钢表面激光熔覆Ni基合金工艺研究

利用正交试验法对38CrMoA1钢表面激光熔覆Ni60合金时激光功率、扫描速度和离焦量等工艺参数进行优化,得到熔覆层硬度和耐磨性能较为优良的参数组合,并研究了激光熔覆工艺参数对熔覆层性能的影响.结果表明,选择激光功率2.0 kW,离焦量40 mm,扫描速度6 mm/s作为35CrMoA1钢表面激光熔覆Ni60合金时的工艺参数,熔覆层硬度可以达到880.5 HV,相对耐磨性为2.26.     

低碳结构钢激光熔覆铁基陶瓷合金粉末工艺研究

为提高Q345等低碳结构钢表面的耐腐蚀和耐磨性能,在Q345钢板表面熔覆316+5%WC铁基陶瓷合金粉末,研究不同熔覆功率和光斑扫描速度对熔覆层宏观质量的影响;在其它熔覆工艺参数不变的情况下,分析了激光功率为2000~3500 W时,熔覆层的组织及硬度的变化规律,进而得出在Q345表面熔覆预置厚1.5 mm铁基陶瓷合金粉末的最佳工艺参数为功率3000 W、扫描速度300 mm/min。     

扫描速度对激光熔覆Ni基WC合金涂层组织与性能的影响

在45钢表面激光熔覆镍基WC合金涂层,分析扫描速度对熔覆层的成型、组织和性能的影响。采用金相显微镜、扫描电镜、显微硬度仪和摩擦磨损试验机对熔覆层的显微组织、化学成分、相组成以及耐磨耐蚀性进行分析测试。结果表明,熔覆层组织致密,与基体有良好的冶金结合。扫描速度增大,熔覆层出现裂纹的倾向增大,底部柱状晶外延生长层宽度减小,组织晶粒细化,相组成种类几乎没有变化,显微硬度增大,耐磨耐蚀性提高。当扫描速度为200 mm/min时得到成型性及耐磨耐蚀性优良的熔覆层。     

热锻模表面激光熔覆金属陶瓷覆层的试验研究

为了制备符合锻模使用性能要求的模膛表面强化层,进行了在指定的W6Mo5Cr4V2基体上激光熔覆金属陶瓷Ni60/Ni-Cr-Cr3C2的试验研究.主要研究熔覆材料的成分构成,熔覆时的激光参数及所制备的熔覆层的物相、组织形貌及显微硬度分布.试验结果说明,采用50%:50%的Ni60粉和Ni-Cr-Cr3C2粉做覆层材料,采用激光功率1.7 kW,扫描速度4 mm·s-1,光斑直径为3 mm,预涂厚度为0.6 mm的激光熔覆工艺,可以得到组织细化硬度较高的激光覆层.说明激光熔覆金属陶瓷是制备热锻模膛表面强化层的一种有前途的方法.     

45~#钢管激光熔覆不锈钢粉末的参数研究

通过改变扫描速度和功率研究在45#钢管表面激光熔覆不锈钢粉末,观察熔覆层的显微组织,测试试样硬度。结果表明,显微硬度从结合区域到熔覆层顶部随扫描速度增加而增加,随功率增加而增加,其整体硬度相对基体提高4倍左右。根据上述分析得出最佳工艺参数:功率为2 100 W,扫描速度12 mm/s,用该参数熔覆45~#钢管,试验得出在30%搭接率条件下能够获得硬度显著提高的管材,表明该组参数能够满足激光熔覆45~#钢管的应用研究,从而为不锈钢熔覆中碳钢零件提供参考。     

基于振镜扫描的45钢表面激光快速熔覆Ni60涂层形貌及性能

通过熔覆层形貌及性能分析研究了一种新型的激光熔覆技术-振镜扫描激光快速熔覆技术。该技术以中功率光纤激光为能量源,采用刮板进行粉末预置,以振镜快速扫描控制激光束在零件表面熔化选区内金属粉末,实现激光快速熔覆。试验表明:利用该工艺在45钢表面熔覆Ni60粉末,可在扫描速度≥50mm/s的条件下,以不足200W的激光功率获得表面平滑及组织致密的熔覆层,所形成的熔覆层与45钢基体结合良好,熔覆层的显微硬度可达500 HV1以上。这表明采用该工艺可以快速获得高致密度、高硬度、表面质量较好的熔覆层。     

U71Mn钢表面激光熔覆Ni60-25％WC涂层工艺参数优化的研究

目的研究U71Mn钢表面激光熔覆Ni60-25%WC涂层的最佳工艺参数。方法首先通过单道单因素试验初步选取激光功率、送粉量、扫描速度和光斑直径4个工艺参数,然后进行4因素3水平的单道正交试验,以熔覆层的宽度、高度和稀释率作为判断熔覆层质量的指标,做极差分析,最后得到最优工艺参数并分析了熔覆层的显微硬度及显微组织。结果单道单因素试验及单道正交试验得到的工艺参数均为:激光功率1500 W,送粉量4 g/min,扫描速度6 mm/s,光斑直径2.2 mm。通过单道正交试验极差表分析发现,工艺参数对质量指标的影响程度不同,对熔覆层宽度的影响为扫描速度送粉量激光功率光斑直径,对熔覆层高度的影响为送粉量扫描速度光斑直径激光功率,对熔覆层稀释率的影响为送粉量光斑直径扫描速度激光功率,对比发现送粉量是熔覆层的最大影响因子。熔覆层的显微硬度最高可达到1170HV,是基体的3.7倍。结论在U71Mn钢表面激光熔覆Ni60-25%WC涂层,可以制备出光滑且紧密结合的熔覆层,且表面硬度明显提高。     

大模数齿条裂纹等离子弧熔覆修复试验

针对齿轮齿条爬升式升船机大模数齿条大裂纹缺陷,采用等离子弧熔覆技术进行了裂纹修复试验研究。试验件基材为40CrMo钢并预制裂纹,熔覆填充材料为Fe35合金粉末,研究了等离子弧熔覆电流、等离子气流量、氩气流量、预热温度和扫描速度等工艺参数对熔覆层性能的影响,并采用显微硬度计、摩擦磨损测试仪及材料高温性能试验机,检测熔覆层硬度、摩擦磨损和抗拉性能。结果表明,等离子弧熔覆最佳工艺参数为:扫描速度150 mm/min,预热温度150℃,熔覆电流120 A,离子气流量5 L/min,氩气流量10 L/min,熔覆层横截面硬度比基材的提高14.0%,磨损量比基材的少78.9%,抗拉强度达到1 096 MPa,伸长率为9%,熔覆层致密性良好,无裂纹和气孔等缺陷。     

激光工艺参数对高硅铝熔覆层组织及性能影响研究

采用LWS-1000型Nd∶YAG激光器在1050铝合金表面激光熔覆制备高硅铝熔覆层。探索不同激光功率和扫描速度对熔覆层质量的影响,分析熔覆层的微观组织,测试熔覆层的硬度和耐磨性能。结果表明:在优化工艺参数下(激光功率170W,激光扫描速度200mm/min)制备出的高硅铝熔覆层与基体结合良好、组织致密、无气孔和裂纹,熔覆层中存在大量初晶硅,未发现明显共晶组织。熔覆层的横截面硬度值达到245HV,进行耐磨性测试后,相比基体耐磨性能明显提高。