铁基合金激光熔覆层组织分布及开裂敏感性研究

在45#钢基底上进行了铁基合金粉末激光熔覆实验。利用扫描电镜观察了熔覆层横断面的金相显微组织形态,对组织的不同特征部位进行了EDS能谱分析,使用X射线衍射仪对熔覆层进行物相分析。结合熔覆层的组织成分分布和激光熔覆过程中组织凝固的特点,分析得到熔覆层中存在少量的Si和B与Fe、Cr、Ni、O结合形成的低熔点共晶,低熔点共晶分布在晶界,尤其是夹杂在熔覆层表层部分,成为裂纹源。调节熔覆材料的成分,减少低熔点共晶产生,可以有效抑制熔覆层的裂纹敏感性。     

Stellite和NiCrSiB合金激光送粉熔覆裂纹倾向的比较研究

高功率CO_2激光送粉熔覆Stellite和NiCrSiB合金对比实验表明:NiCrSiB合金激光熔覆具有很大的裂纹倾向,NiCrSiB+50％Ni不出现裂纹,前者微观组织特征为少量的韧性相和大量不规则杂乱分布的粗大硬质相,后者为典型枝晶结构。Stellite 6合金激光熔覆不出现裂纹,Stellite 6+18％以上WC出现裂纹,前者微观组织特征为先共晶枝晶和枝晶间共晶,后者枝晶间共晶增多、共晶内碳化物析出物增多并出现多种复杂形状的碳化物无规沉淀析出。激光熔覆层裂纹形成的根本原因是由于熔覆过程产生的很大拉应力,裂纹形成的主导原因是由于激光熔覆层本身的韧性太低而脆性太大,难以承受大的拉应力。降低裂纹倾向的思路是改变熔覆层内强化相的形态,使其以颗粒形式均匀弥散地析出,同时使强化相颗粒由底部至表面呈梯度分布。     

锰青铜表面激光熔覆镍基合金的微观组织

用Rofin-Sinar CW025 YAG激光设备,采用同步送粉的方式进行自熔性Ni-Cr-B-Si合金粉末的激光熔覆,获得了无气孔和裂纹缺陷的熔覆层.借助扫描电子显微镜(SEM,LEO 1450)、能谱仪(EDS),X射线衍射(XRD)对激光熔覆层进行组织、成分及物相分析.研究结果表明,激光熔覆层与C86300铜合金基体实现了良好的冶金结合,激光熔覆层组织主要是γNi,Cr7C3,Ni2B,Ni3B以及少量CrB2和Cr3Si,并且实现了主要元素(Cr,Fe,Ni,Cu和Zn)从基体到熔覆层的梯度分布.     

45钢表面激光熔覆316L涂层显微组织与性能

采用激光熔覆技术在45钢表面制备316L合金涂层,分析了激光熔覆层的微观组织,测试了激光熔覆层的微观显微硬度。结果表明：激光熔覆区显微组织为细小树枝状结晶组织,熔覆区微观组织均匀致密以及存在着硬质点弥散分布,使得表面耐蚀性、硬度和耐磨性大幅度提高。熔覆层中残余应力一般是拉应力,随着熔覆层厚度的增加,应力回落并逐渐稳定下来,且基体残余应力较熔覆层小。     

Mo对高硬度镍基合金激光熔覆层组织和耐磨性的影响

采用激光熔覆技术, 在45#钢表面进行了镍基合金粉末添加Mo的熔覆试验,通过对激光熔覆工艺参数及Mo含量的优选,获得了成形良好、无裂纹、组织致密的熔覆层。对熔覆层横断面进行了显微硬度测量和显微组织分析,对各种Mo含量的熔覆层试样进行了摩擦磨损试验。结构表明:Mo能够提高高硬度镍基合金激光熔覆层的韧性、耐磨性,细化熔覆层的组织,降低熔覆层的裂纹敏感性。Mo对Ni60镍基合金激光熔覆层的改善归因于Mo对熔覆层组织的均匀细化、对粗大针状脆性硬质相的抑制以及对韧性相成分的提高作用。     

激光熔覆镍基金属陶瓷涂层的组织性能研究

运用 5kWCO2 连续激光器在 16Mn钢表面激光熔覆镍基B4 C金属陶瓷层 (NB4 C)和镍基SiC金属陶瓷层(NSiC) ,研究了两种激光熔覆层的组织、结构、显微硬度及滑动磨损特性 ,并用激光熔覆镍基合金层 (Ni6 0 )进行了滑动磨损对比试验。结果表明 ,熔覆合金层显微组织由枝晶固溶体及其间细密的共晶组织组成 ,NB4 C熔覆层主要组成相为γ Ni,γ (Ni,Fe) ,(Cr,Fe) 7C3,CrB ,Ni3B ,Fe2 B ,Fe2 3(C ,B) 6 和B4 C等 ,NSiC熔覆层主要组成相为γ Ni,γ (Fe,Ni) ,(Cr,Fe) 7C3,Cr2 3C6 和 (Cr ,Si) 3Ni3Si等。三种激光熔覆层的显微硬度及耐滑动磨损性能由高到低的顺序为 :NB4 C→NSiC→Ni6 0。     

钛合金表面NiCrBSi激光熔覆层的组织与耐磨性研究

在 TC4合金表面进行了激光熔覆 Ni Cr BSi涂层的试验 ,结果表明 ,激光熔覆层在微观结构上存在熔覆区、结合区和基体热影响区三个区域。熔覆区的组织是在初晶 γ Ni和 γ Ni、Ni3B、硅化物组成的多元共晶基底上分布着 Ti B2 、Ti C、M2 3( CB) 6等颗粒增强相。结合区是熔覆材料 Ni基合金和基体钛合金的混熔区 ,呈定向凝固特征。基体热影响区为针状马氏体组织。激光熔覆层的耐磨性能比时效硬化的钛合金显著提高 ,磨损机制是剥层磨损和磨粒磨损。     

激光熔覆WC/Ni基硬质合金组织结构及耐磨性能研究

为了激光熔覆制造高速线材硬质合金辊环,在Cr12基体上制备WC-Ni基超硬复合材料.用TRUMPF 6000 CO2激光设备,采用同步送粉的方式,进行超硬复合材料的激光熔覆制备,获得与基体冶金结合且无气孔和裂纹等缺陷的熔覆层.使用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)对激光熔覆层进行组织、成分及物相表征.由研究结果可知,激光熔覆层组织主要是γ-Ni、WC、wzC、Ni3B、CrB2等物相组成.激光熔覆WC-Ni基硬质合金为粉末冶金制备的硬质合金磨损性能的0.769倍.从与对磨偶件GCr15圆环的摩擦系数来看,激光熔覆试样的摩擦系数与高质量粉末冶金硬质合金数值相当.     

Y2O3对40Cr钢激光熔覆层组织性能影响

研究了Y2O3对40Cr钢表面激光熔覆镍基合金层显微组织、相结构以及性能的影响.结果表明,加入Y2O3的镍基激光熔覆层显微组织细小、均匀,且不出现微裂纹.熔覆层形成的物相有γ-(Fe,Ni)、Cr23C6、Cr2B、Fe2Be相等.与纯镍基熔覆层相比,加入Y2O3的镍基熔覆层显微硬度、耐磨性和耐蚀性均有较大程度提高.     

激光熔覆含碳化钨的镍基合金

在20Cr2NiSiW基体上熔覆添加碳化钨的镍基合金,对熔覆层的应力状态进行了分析, 基体的熔前预热和熔覆层的熔后保温,可以改善熔覆层的应力分布。在表面层和基体之间熔覆具有良好韧性的“过渡层”,减少了微裂纹。分析了掺碳化钨的镍基合金复合熔覆层的硬度分布和微观结构。改进了激光熔覆工艺,得到了应力分布状态较好的无裂纹的激光熔履层。     

激光熔覆钴基合金组织及其抗腐蚀性能

采用CO2 激光在 2Cr13不锈钢表面熔覆Co基合金 ,对熔覆层的组织结构及腐蚀性能进行了研究。结果表明 ,选择合适的激光辐照工艺参数 ,可获得性能优异的Co基合金熔覆层。熔覆层的组织为极其细密的枝晶组织 ,由于熔覆层富含Co ,Cr等合金元素 ,因而与 2Cr13不锈钢相比 ,同一电位下Co基合金在 2 3℃ 3 5 %NaCl盐溶液中腐蚀电流密度减小一个数量级。PbSO4盐热腐蚀试验结果表明 ,大量的Co ,Cr促进了CoO ,CoO·Cr2 O3致密保护膜的形成 ,因而熔覆层表现出优异的高温腐蚀性能。     

Al2O3对Ni60激光熔覆层组织和耐磨性的影响

采用自动送粉激光熔覆技术,在A3钢表面进行了Ni60合金添加Al2O3的激光熔覆试验,通过对工艺参数和Al2O3含量的选取,获得了性能改善的激光熔覆层。对熔覆层横截面进行了硬度测试和显微组织分析,对熔覆层表面进行了X射线衍射物象分析和摩擦磨损试验。结果表明:与纯Ni60激光熔覆层相比,添加适量Al2O3的Ni60激光熔覆层的平均硬度提高300Hv0.3,耐磨性提高4倍。分析认为,Al2O3能够大大提高Ni60激光熔覆层硬度和耐磨性的原因在于:适量Al2O3的加入,可抑制涂层中粗大的脆性硬质相的形成,起到细化晶粒的作用:而形成的Al2Cr4C2细小颗粒增强相均匀弥散分布在组织中,不容易脱落,很好的起着均匀载荷和减摩抗磨作用。     

激光熔覆镍基碳化钨金属陶瓷气孔问题研究

向Ni60＋25wt.% WC合金粉末中加入适量In2O3,选取合适的工艺参数,采用激光熔覆技术在A3#钢表面上获得了无气孔的高质量熔覆层。对熔覆层显微组织进行了观察和分析。In2O3能够减少Ni60＋25wt．％WC激光熔覆层气孔的原因在于加入适当比例的In2O3后能够抑制WC的分解,从而减少熔池内C的含量,减小了熔池内形成CO和CO2的可能性。     

45kW高功率CO_2激光熔覆过程中裂纹行为的实验研究

对Ｓｔｅｌｌｉｔｅ合金和ＮＩＣｒＳｉＢ合金在高功率激光熔覆下的裂纹现象和行为进行了实验研究。表明Ｓｔｅｌｌｉｔｅ合金对裂纹不敏感,能获得表面光洁、内部致密、无缺陷的熔覆层。ＮｉＣｒＳｉＢ合金对裂纹非常敏感,往往出现大量横向宏观裂纹。ＮＩＣｒＳｉＢ合金的裂纹主要起源于熔覆层与基体的交界面,裂纹通常向熔覆层扩展而穿过整个熔覆,多道搭接时,裂纹会向前道和后道横向传递。裂纹属冷裂纹范畴。裂纹的产生和行为是由熔覆层凝固过程中产生的应力（应变）与熔覆材料的强度和塑性之间的动态相互作用所决定的,并与熔覆材料自身的物理特性以及凝固特性和凝固组织有关。     

激光堆焊单道Co基合金与WC混合粉末的性能研究

为了提高低碳钢表面的耐磨性能,采用CO2激光堆焊系统,将Co基合金与WC混合粉末（WC的质量分数为0~0.47）用单道堆焊于低碳钢表面。利用X射线衍射仪、能谱分析仪、扫描电子显微镜、激光显微镜、维氏硬度计和耐磨试验机对单道堆焊层的相结构、显微组织、维氏硬度、耐磨性和裂纹敏感性进行了比较分析。结果表明,这种堆焊方法的堆焊层均为亚共晶组织,且未分解WC弥散分散在Co基合金的基体上;堆焊层的维氏硬度均随WC含量的增加而增加。该方法具有较低的裂纹敏感性。     

钛合金表面激光熔覆NiCrBSi-TiC复合涂层的组织研究

采用CO2 激光在TC4合金表面进行了NiCrBSi TiC混合粉末的激光熔覆试验 ,利用扫描电镜和X射线衍射仪等对熔覆层的组织进行了分析 ,测试了熔覆层的显微硬度。结果表明 ,在优化工艺参数下可获得连续、均匀、无裂纹和气孔的熔覆层 ,熔覆层由TiC ,γ Ni,M2 3(CB) 6,CrB ,Ni3B等相组成。在激光熔覆过程中TiC颗粒边缘发生了溶解 ,冷却时以细小的枝晶形式析出 ,熔覆层显微硬度的平均值为Hv980。     

激光熔覆HA生物陶瓷梯度涂层的微观组织结构

利用激光熔覆的方法在纯钛表面制备了羟基磷灰石(HA)生物陶瓷梯度涂层，通过电子探针和X射线衍射仪(XRD)对不同工艺参数下制备的涂层进行了微观组织观察和物相分析。实验结果表明，当激光功率为600W，扫描速度为3．5mm／s时，在纯钛表面可获得组织致密结合形态好的HA生物陶瓷梯度涂层，涂层的组织为胞枝晶和枝状晶，与人体骨组织的结构相似，主要由生物活性较好的HA相以及α—Ca2P2O7，Ca2(PO4)2等钙磷相组成，涂层下部的Ca，P的原子比例与HA中的Ca，P的原子比例相当，涂层表面因P的丢失而使其比例略高。随着功率的提高，涂层组织出现了少量的微孔，微孔的出现有利于骨组织在其上面植入生长，但涂层中Ca，P的原子比例升高，涂层的生物活性降低。随着扫描速度的加快，涂层熔化不充分，组织疏松，强度降低，影响了其使用。     

W_9Mo_3Cr_4V钢脉冲放电强化涂层激光熔覆的研究

采用ＸＲＤ和ＴＥＭ等现代分析手段研究了Ｗ９Ｍｏ３Ｃｒ４Ｖ高速钢脉冲放电ＹＧ８强化涂层激光熔覆后的组织与表面硬度变化。结果表明，经适当的激光熔覆后，试样表面硬度可达ＨＶ０．１１６００～１８００。分析认为，获得如此高硬度的主要原因是Ｗ２Ｃ和ＷＣ等高硬相及纳米晶组织的形成。