层间停光时间对多层激光熔覆影响实验研究

采用Fe基合金粉末在Q235D钢表面进行多层激光熔覆实验,得到的熔覆层表面比较光滑平整、粗糙程度较小,没有宏观裂纹和气孔出现,通过金相组织观察发现熔覆层组织晶粒的尺寸比较细小,熔覆层组织较好,无裂纹,基本无气孔出现,熔覆层与基体冶金结合较好。实验分别采用不同的层间停光时间进行多层激光熔覆,结果发现:多层熔覆时当停光时间较短时,熔覆层整体的显微硬度值会随着熔覆层数的增加而有所下降,并且熔覆层硬度的变化规律为:与基体结合的第一熔覆层硬度最高,往上层依次逐级降低,最后一层的硬度最低;当停光时间较长时,熔覆层的整体显微硬度值同样也会随着熔覆层数的增加而降低,而各熔覆层变化规律有所不同的是与基体结合的第一熔覆层硬度最低,往上层依次逐级升高,最后一层的硬度最高。实验结果对实际生产有重要的研究和应用价值。     

激光功率对17-4PH丝材激光熔覆组织及硬度的影响

目的 研究激光功率对17-4PH不锈钢丝材激光熔覆组织及硬度的影响,以确定最佳激光熔覆功率,为17-4PH不锈钢丝材激光熔覆的应用提供参考.方法 在27SiMn钢活塞杆表面,对17-4PH不锈钢丝材进行了不同激光功率熔覆试验,利用金相显微镜和扫描电子显微镜表征不同激光功率熔覆层的微观组织,使用硬度计测量不同激光功率熔覆层和基体的硬度.结果 当激光功率分别为1600、1800、2000、2200 W时,熔覆层的高度由1119μm降低到1006μm,基体的穿透深度和热影响区宽度都随激光功率的增加而增大,熔覆层的组织主要为较短无方向性的板条马氏体.当激光功率为2400、3000 W时,熔覆层的高度、基体的穿透深度和热影响区宽度均随激光功率的增大而增加,最大值分别达到1119、310、638μm,熔覆层的组织主要由具有方向取向的板条马氏体组成,靠近基材的位置由晶粒细小而致密的等轴晶组成,随着激光功率的增加,熔覆层弥散析出的沉淀颗粒越来越多.此外,熔覆层和热影响区的显微硬度均高于基体,随着激光功率的增加,熔覆层的显微硬度明显增大,最高可达479.4HV0.2.结论 综合考虑激光功率对17-4PH不锈钢丝材激光熔覆组织及硬度的影响,2600 W为最佳激光熔覆功率.     

光纤激光熔覆铁基合金粉末对45钢表面组织和性能的影响

利用IPG-3000 W光纤连续激光器和激光同轴送粉方式在45钢表面熔覆铁基合金粉末,利用金相显微镜、显微硬度计、X射线衍射仪等,分析研究激光熔覆铁基合金粉末对45钢微观组织、显微硬度的影响。结果表明:45钢光纤激光熔覆层的微观组织为胞状晶、柱状晶、树枝晶和等轴晶,主要物相为Ni-Cr-Fe、γ-[Fe,Ni];当激光功率为600 W,扫描速度为0.3 m/s,送粉速率为0.8 g/h,靠近结合面一侧的熔覆层处最大硬度值为560 HV。对比单道和多道搭接熔覆层硬度,发现多道搭接熔覆层硬度较单道熔覆层硬度降低10~40 HV     

油压减振器活塞杆表面激光熔覆不锈钢的组织与性能

采用HP-115型五轴激光增材制造系统和两种不锈钢合金粉末对油压减振器活塞杆表面进行了激光熔覆修复。利用着色渗透探伤、金相显微镜和显微硬度计等表征方法分析了不锈钢熔覆层的熔覆质量、微观组织和显微硬度,并利用盐雾试验箱对熔覆层的耐蚀性能进行了研究。结果表明,两种不锈钢合金粉末激光熔覆层质量良好,熔覆层和热影响区厚度分别约为0.65 mm和0.5 mm,其显微组织主要包括细小的等轴晶和树枝晶、粗大的胞状晶以及平面晶;不锈钢粉末12.43%Cr和16.26%Cr激光熔覆层平均显微硬度分别为729 HV0.3和617 HV0.3,与基材(250 HV0.3)相比有较大幅度提高,且不锈钢粉末12.43%Cr激光熔覆层的显微硬度达到了油压减振器活塞杆表面涂层对硬度的要求。与基材相比,两种不锈钢合金粉末激光熔覆层均具有较好的耐蚀性。     

液压支架激光熔覆强化层的组织与性能

利用激光熔覆技术对液压支架立柱表面进行激光熔覆再制造强化,采用OM、XRD对熔覆层的组织结构进行观察分析,对激光熔覆层的显微硬度、耐腐蚀性能进行测试分析。结果表明:激光熔覆层与基材呈冶金结合,结合力强,显微组织主要由熔覆层底部的平面柱状晶、心部的枝晶和表层的等轴晶组成,组成相主要有α-Fe、Fe Cr、Fe Ni、Fe B等。激光熔覆层硬度达到712 HV0. 1,约为基材的2. 5倍,耐腐蚀性能较基材27SiMn提高5倍以上。液压支架经激光熔覆技术再制造强化后的综合性能显著提高,有效延长液压支架的使用寿命。     

添加物对激光再制造试样组织和性能的影响

在304不锈钢粉末中添加一定量的CH有机化合物、硼砂和Ni60A,配制出3种不同的激光再制造熔覆粉末,采用激光熔覆技术制备再制造试样,利用金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、万能试验机和磨损试验机等分析微量元素对激光再制造试样组织和性能的影响。实验结果表明,激光熔覆过程中,靠近熔覆层的基材表面会生成600μm宽的热影响区,CH有机化合物和硼砂的添加能够提高试样熔覆层摩擦磨损性能的稳定性,提高幅度达到了63.41%。而Ni60A的添加使熔覆层的微观组织由定向生长的粗大柱状枝晶细化为网状的树状枝晶,熔合层的厚度由8.5μm降低到了5μm,同时熔覆层和基材的结合强度提高了24.95%,且熔覆层耐磨性能提高了35.71%。     

激光熔覆VC-Cr7C3复合熔覆层的组织与力学性能

采用激光熔覆技术在Q235钢表面原位合成了VC-Cr₇C₃复合熔覆层,并研究激光扫描速度对熔覆层微观组织与力学性能的影响。利用扫描电镜、X射线能谱仪和X射线衍射仪等对熔覆层组织及性能进行分析。结果表明,激光熔覆技术可使V、Cr、C混合颗粒间发生原位反应形成VC-Cr₇C₃复合熔覆层,其主要由黑灰色VC相、灰色Cr₇C₃相及{FeM}粘结相组成,其中Fe与Cr可共同形成Cr₇C₃相(M₇C₃)。激光熔覆凝固形状控制因子K与C元素的分布状况使得熔覆层顶部出现大量碳化物等轴晶组织,中部碳化物等轴晶的含量有所减小,而底部由于C含量较低,其碳化物含量较少,且碳化物晶粒形貌受到激光扫描速度的影响,在1 mm/s时碳化物呈树枝晶组织,在1.5 mm/s时呈等轴晶组织。同时在1.5 mm/s时熔覆层晶粒尺寸明显小于1 mm/s时的。以上熔覆层组织结构与成分变化使其硬度随层深的增加而降低,同时随着扫描速度的增加,熔覆层的硬度也逐渐增加,熔覆层的硬度高于Q235钢3倍以上。在1.5 mm/s时熔覆层摩擦因数为0.4,低于Q235钢基材的0.6,且熔覆层磨损量显著低于Q235钢基材。由此可知,激光熔覆VC-Cr₇C₃复合熔覆层可用于碳钢的表面高硬、耐磨改性。     

激光重熔对材料表面激光熔覆层的影响

熔覆层中的裂纹是激光熔覆技术应用的主要障碍。为了提高熔覆层的性能,抑制裂纹扩展,采用CO2激光器在45钢表面激光熔覆了Ni25合金粉末,然后采用不同工艺参数对熔覆层进行激光重熔处理研究。实验结果表明,激光重熔能够减少熔覆层中的裂纹和气孔,使熔覆层表面变的平整,颗粒状组织消失。较慢的激光扫描速度更有利于降低熔覆层的残余应力,减少缺陷。激光重熔后材料表面的显微硬度有所降低。研究结果对激光熔覆技术的应用具有实用价值。     

辊锻模具表面送粉激光熔覆WC陶瓷层的高温组织与性能

研究了Co基自熔合金、Ni基自熔合金 WC、Co基自熔合金 WC激光熔覆层在不同温度下的显微组织和各种化合物的硬度 ,结果表明三种材料在相同激光熔覆工艺参数下获得的熔覆层的高温显微组织、性能存在很大的差异。Ni基自熔合金 WC在 70 0℃时硬度开始显著降低且显微组织发生很大变化 ,而Co基自熔合金和Co基自熔合金 WC在 70 0℃时才开始发生变化且变化幅度较小。同时证明WC在加热过程中硬度没有显著降低。试验结果对获得具有抗高温粘着磨损的激光熔覆层有重要的理论和实际意义。     

激光功率对Ni-WC熔覆层组织与性能的影响

用HGL-6000型横流CO₂激光器在316L不锈钢表面熔覆Ni-WC涂层。采用金相显微镜观察熔覆层组织形貌;利用显微硬度计和电化学工作站研究了不同激光功率对熔覆层硬度及耐蚀性的影响。结果表明,熔覆层组织主要为树枝晶及共晶组织自表面向内部逐渐粗化;随激光功率增加,熔覆层组织先细小后变得粗大,当激光功率为3500 W时,组织最细小;随功率增加,熔覆层硬度降低,且自表面至结合处均呈下降趋势,当激光功率为2500 W时,熔覆层硬度（573HV1）最高,为基体的3.3倍,功率为3500 W时,熔覆层硬度为基体的2.2倍;随功率增加,熔覆层耐蚀性先增强后减弱,功率为3500 W的熔覆层耐蚀性优于其它功率的熔覆层且与316L不锈钢耐蚀性相当。     

激光功率对高速激光熔覆Ni/316L层组织与力学性能的影响

为研究高速激光熔覆Ni/316L层组织与力学性能随激光功率的演变规律,分别采用1.1、1.3 和1.5 kW激光功率在Q235钢表面熔覆Ni/316L层。采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、显微硬度计、冲击试验机及Knoop压痕法研究了熔覆层的显微组织、显微硬度、冲击性能与弹性模量。结果表明,激光功率为1.1 kW时熔覆层内部晶粒生长取向存在垂直于界面生长和与界面成一定角度交叉生长两种模式,并含有少量孔隙等缺陷,熔覆层/基体界面元素成断崖式分布,二者互扩散程度较低。随着激光功率升高,熔覆层晶粒转变为以垂直于界面生长为主,且涂层内部致密性高,缺陷较少,熔覆层/基体界面元素互扩散程度提升。激光功率对熔覆层硬度、冲击性能都存在显著影响,但是对弹性模量的影响较低。不同激光功率下,熔覆层最大硬度均出现在距界面100 μm左右的区域;功率从1.1 kW提升至1.5 kW时熔覆层熔合区最大硬度提高约50%;功率为1.5 kW时,试样的冲击性能较基体提高约20%。     

多道搭接钴基合金激光熔覆层的组织与性能

以钴基合金粉作熔覆材料,利用激光熔覆技术在42CrMo基体表面制备高性能熔覆层。使用光学显微镜观察熔覆层的宏观形貌以及显微组织,采用显微硬度计、摩擦磨损试验仪测量基体与熔覆层的显微硬度及摩擦因数曲线并分析了其磨损机理。结果表明,熔覆层中的组织类型为平面晶、胞状晶和柱状晶,组织形态呈梯度分布。熔覆层平均硬度达到650 HV0.3,是基体平均硬度的2.7倍,其摩擦因数为0.275左右,比基体的摩擦因数小0.075左右。     

重熔及退火对316L不锈钢激光熔覆层残余应力的影响

选用316L不锈钢粉末在Q235钢板上进行激光熔覆,并对熔覆试样进行了激光重熔和退火处理。利用盲孔法对熔覆层及基体的残余应力进行测试,采用光学显微镜、维氏硬度计对熔覆层进行微观组织观察和硬度测试。结果表明,激光重熔后熔覆层组织结构未发生显著改变;熔覆层经600 ℃退火2 h后晶粒有轻微长大,经800 ℃退火2 h后发生再结晶,枝状晶数量减少。经过激光重熔和退火工艺后,显微硬度仍维持较高值。激光重熔最多能使残余应力降低55.9%,而合理的退火处理工艺能使残余应力降低70%以上, 800 ℃退火2 h时残余应力的改善效果最显著,残余应力降低了83.8%。     

激光功率对TC4合金表面Ni60A/CeO2熔覆层组织及耐腐蚀性能的影响

为了提高TC4合金基体表面的耐腐蚀性能,运用激光熔覆同轴送粉技术,采用1200、1500、1800、2100、2400 W等不同激光功率在TC4合金基体表面上制备Ni60A/CeO₂复合熔覆层,对熔覆层进行了显微组织观察、电化学检测以及电化学腐蚀后的表面观察,探究激光功率对熔覆层耐腐蚀性能的影响。研究表明,随着激光功率的增加,熔覆层的显微组织变得排布均匀且细密,电化学特性呈现出耐腐蚀性先增大后减小的特点。当激光功率为2100 W时,电化学阻抗最大,为25.74 km²,熔覆层表面并未出现明显的腐蚀隧道,大部分为腐蚀产物覆盖在Ni60A/CeO₂熔覆层的表面,耐腐蚀性良好。     

27SiMn钢表面激光熔覆304不锈钢的组织和性能

利用激光熔覆技术在液压支架立柱母材27SiMn钢表面进行了不同激光功率的单道激光熔覆304不锈钢试验,选择出熔覆层质量最佳时的激光功率,并在该功率下进行多层累加激光熔覆304不锈钢试验。分析了熔覆层材料的显微组织,对比分析了27SiMn钢基体和304不锈钢熔覆层的拉伸性能和断口形貌。结果表明,熔覆层和基体之间实现了良好的冶金结合,熔覆层材料中呈现出了具有典型定向凝固特征的柱状晶;熔覆层材料的抗拉强度与基体相当,伸长率明显高于基体;熔覆层和基体材料的拉伸断口处均出现了具有典型塑性断裂特征的韧窝,且熔覆层材料的韧窝尺寸及深度明显大于基体材料。     

激光再制造金属零件熔覆层组织及耐磨性能

采用Fe-Cr-B-Si-Mo铁基合金粉末进行激光多层熔覆,利用金相显微镜(OM),扫描电镜(SEM),显微硬度计和磨损试验机分析了熔覆层的显微组织,测试了涂层的硬度和耐磨性能.试验发现,多层熔覆层组织致密,具有快速凝固组织特征;层间形成了冶金结合,从而使整个材料在理论上没有薄弱环节.结果表明,熔覆层硬度达到760～780HV;45钢基体的体积磨损量是激光熔覆层的21.7倍;激光熔覆层具具有较好的冶金质量和耐磨性.     

激光功率对27SiMn钢熔覆层组织与性能的影响

为了探寻激光功率对熔覆层组织与性能的影响,设计4种不同激光功率在27SiMn钢表面进行Fe-Cr-Ni熔覆层制备,利用超景深显微仪、显微硬度计、摩擦磨损试验机对熔覆层的显微组织、硬度、磨损量及摩擦因数进行了研究。结果表明,4种激光功率下的试件熔覆层均无气孔裂纹等缺陷,激光功率为1800 W时所制备试件的枝晶生长方向较为一致,激光功率为2400 W时所制备试件熔覆层中部的胞状晶和二次枝晶晶胞较为细小致密;随着激光功率增加,熔覆层的熔宽、熔深和稀释率逐渐增大,而熔高则先增大后减小;熔覆层硬度受激光功率影响较小,但增大激光功率可以提高热影响区硬度;激光功率为2400 W时所制备试件的平均摩擦因数最小、磨损量最少、磨损深度最小,其耐磨性能优良。     

核阀密封面激光熔覆层耐蚀性能研究

采用5kW横流CO2激光器对1Cr18Ni9Ti核阀密封面进行了钻基合金激光熔覆处理，测定了激光熔覆层的耐腐蚀性能，并将其微观结构及质量、耐腐蚀性能与等离子喷焊处理的同种试件进行了对比分析，结果表明：激光熔覆层具有优良的综合抗腐蚀性能，具有组织细密、晶粒度高、硬度高与稀释率低的特点。在此基础上对激光熔覆层的耐腐蚀性能进行了分析探讨。     

激光熔覆Ni-Cr-B-Si耐热疲劳合金的组织与性能

在H13压铸模具钢表面进行了激光熔覆Ni-Cr-B-Si耐热疲劳合金的试验研究,利用金相显微镜、扫描电镜、显微维氏硬度计等仪器检测了熔覆层的组织和性能。结果表明,激光熔覆可以得到晶粒超细化、硬度高,与基体结合牢固的表面熔覆层。熔覆层组织为Ni基多元固溶体+碳化物(碳化铬、碳化钨、渗碳体),熔覆层平均硬度约732 HV0.2,平均厚度1.5 mm,与基体相比,其耐热疲劳性能提高112%,可显著提高合金压铸模的使用寿命。