CeO_2含量对激光熔覆TiB/TiN涂层显微组织和性能的影响

在Ti和h-BN粉末中添加不同含量的CeO_2作为原料,采用激光熔覆技术在Ti3Al2V表面原位合成TiB/TiN复合陶瓷强化涂层。通过测试分别研究了不同含量的CeO_2对熔覆层的强化相微观组织形貌、显微硬度和摩擦磨损性能的影响。结果表明,熔覆层原位合成了TiB和TiN强化相;通过添加适量的CeO_2,熔覆层中的强化相变得更加细小,组织分布更加均匀,硬度和摩擦磨损性能得到提高。CeO_2加入量的质量分数为2%时,熔覆层的表层硬度可达1400HV,耐磨损性能最佳。     

SiC颗粒尺寸对TiNi基熔覆层组织与性能的影响

采用激光熔覆技术在TC21钛合金表面熔覆了含有SiC颗粒的复合涂层,研究了SiC颗粒尺寸对熔覆层物相组成、微观组织、硬度及摩擦磨损性能的影响。结果表明,熔覆层中的主要物相为Ti2Ni、TiNi、Ti5Si3和TiC;TiC颗粒起到细化晶粒的作用;添加微米SiC颗粒后的熔覆层表面硬度和耐磨性分别为基体的2.1倍和2.082倍,而添加纳米SiC颗粒后的熔覆层表面硬度和耐磨性分别为基体的2.4倍和1.475倍。     

稀土氧化物对Al2O3-ZrO2激光熔覆层组织与性能影响研究

为了解决在钛合金表面通过激光熔覆技术制备得到的Al₂O₃-ZrO₂陶瓷涂层脆性大、易开裂的问题,有效提升钛合金性能,扩大其使用范围,采取在熔覆层材料中添加稀土氧化物CeO2的方法,对Al₂O₃-ZrO₂陶瓷熔覆层的裂纹敏感性进行了改善。通过分析熔覆层宏观、微观组织,测试熔覆层性能,研究CeO2含量对熔覆层裂纹敏感性的影响规律,探究CeO₂调控辅助激光熔覆制备Al₂O₃-ZrO₂陶瓷涂层最佳含量,揭示稀土氧化物对熔覆层裂纹敏感性影响的作用机理。结果表明：通过添加稀土氧化物调控,熔覆层裂纹数量明显减少,熔覆层裂纹控制主要归功于稀土元素对熔覆层组织的细晶强化效应;当CeO₂质量分数为0.8%时,熔覆层微观组织最为致密,对裂纹抑制作用最为明显;熔覆层断裂韧性相较未添加稀土调控辅助时有明显提高,从4.1 MPa·m^1/2提高至7.3 M...     

稀土对Ti基激光熔覆层组织与摩擦磨损性能的影响

采用同轴送粉激光熔覆技术在Ti811表面制备了CeO_2质量分数分别为0,1%,3%的TC4+Ni45+CeO_2多道搭接激光熔覆层。采用X射线衍射仪、扫描电镜和能谱仪分析了熔覆层的微观组织和物相,利用显微硬度计、摩擦磨损试验机和白光轮廓仪测试分析了熔覆层的显微硬度和摩擦磨损性能。结果表明:熔覆层中的物相包括TiC、TiB_2、TiB、Ti_2Ni和α-Ti;随着CeO_2加入量增加,熔覆层中的物相未发生改变;当CeO_2添加量为0时,熔覆层内部组织粗大,显微硬度为590～640 HV,磨损机制主要为磨粒磨损和黏着磨损;当添加CeO_2的质量分数为1%时,熔覆层组织逐步细化,枝晶的方向性减弱,显微硬度为625～655 HV,磨损机制主要为磨粒磨损和黏着磨损;当添加CeO_2的质量分数为3%时,熔覆层中的增强相由树枝晶状、长条状、须晶状向颗粒状、层状、短棒状转变,且均匀弥散地分布于熔覆层中,显微硬度为560～575 HV,磨损机制主要为磨粒磨损。     

激光熔覆工艺参数对熔覆层组织的影响

采用激光熔覆技术在铸钢表面上形成了陶瓷颗粒增强的铁基复合熔覆层,研究了激光熔覆过程中工艺参数对熔覆层显微组织的影响,用X射线衍射、扫描电镜和光学显微镜对熔覆层微观组织的特征进行了观察和分析.结果表明:激光熔覆后的复合层与基材之间形成了良好的冶金结合,熔覆层的组织由马氏体α-Fe和碳氮化钛Ti(C、N)颗粒组成.在其他工...     

铌对激光熔覆铁基原位合成颗粒增强复合涂层组织的影响

研究了单独添加不同含量的铌与复合添加铌、钛时激光熔覆铁基原位生成颗粒增强复合涂层的组织特点。研究表明,往FeCSiB系合金粉末中无论单独添加铌还是复合添加铌、钛均能得到成形良好、组织均匀细化、大量颗粒均匀弥散分布的熔覆层。在相同的激光熔覆条件下,复合添加铌、钛得到的熔覆层组织中颗粒的面积比例和单独添加Nb大体相当,但是复合添加得到的颗粒更为细小,数目更多。单独添加Nb时,整个熔覆层内显微硬度分布比较均匀;随着添加量的增加,平均显微硬度先下降后上升。     

Al2O3纳米复合陶瓷涂层激光熔覆试验研究

本文将等离子喷涂与激光熔覆工艺相结合 ,进行了纳米Al2 O3复合涂层的激光熔覆试验 ,分析了各工艺参数对熔覆工艺的影响 ,研究了熔覆过程中纳米陶瓷材料晶粒生长过程 ,得到了较为合理的纳米Al2 O3激光熔覆工艺。通过SEM、X射线衍射、摩擦磨损试验等手段对得到的复合涂层进行了微观组织、磨损性能等检测。结果表明 :采用优化的熔覆工艺 ,纳米Al2 O3熔覆材料的晶粒生长得到极大抑制 ,保持纳米结构 ,其在复合涂层常规材料表面与空洞间隙中紧密排列 ,极大提高了涂层质量与性能     

CeO2对激光熔覆Ni60合金涂层组织及性能的影响

为了研究稀土元素CeO₂对激光熔覆涂层性能的影响,以45#钢为基体、Ni60和Ni60+CeO₂粉末为熔覆材料,采用激光熔覆多道搭接工艺制备了含不同含量稀土氧化物的熔覆层。通过对熔覆层着色探伤、显微组织观察、显微硬度测定的试验,分析不同含量的稀土氧化物对熔覆层表面裂纹数量、显微组织、硬度的影响规律。结果表明,CeO₂的最佳掺杂质量分数为0.004;适量稀土元素CeO₂的掺杂,可使熔覆涂层裂纹数量减少,熔覆层的显微组织更加均匀而细小;熔覆涂层表面显微硬度远高于基体,维氏硬度是基体的3.6倍,搭接区域硬度值是基体的3倍左右。这表明稀土元素的添加可以抑制裂纹、细化晶粒,并在一定程度上提高熔覆层硬度。     

纳米CeO2对激光熔覆Ni基合金层组织与性能的影响

为了研究纳米CeO2颗粒对激光熔覆层的组织和性能的影响,在Q235钢基体上制备了加入不同量纳米CeO2的Ni基合金熔覆层,利用OLMPUS PME-3型光学显微镜,XD-3A型X射线衍射仪,HV-1000型显微硬度计,MM-200型环-块磨损试验机和扫描电镜等对激光熔覆层显微组织、相结构、显微硬度、磨损性能和磨损机理进行了研究。结果表明,在激光熔覆层中添加纳米CeO2能够细化组织,改变凝固组织的形态。当加入质量分数为1.5%的纳米CeO2时,熔覆层凝固组织形态为等轴树枝晶;生成了含Ce的新相Ce2Ni21B6,明显提高了熔覆层的显微硬度和耐磨性;熔覆层磨损由严重磨损转化为轻微磨损。但是加入过量的纳米CeO2,硬度反而降低。     

钛合金表面激光熔覆（Ti＋Al/Ni）/（Cr2O3＋CeO2）复合涂层组织写耐磨性能

为改进钛合金(Ti6A14V)的耐磨性能,应用脉冲Nd:YAG激光器进行了钛合金表面熔覆(Ti Al/Ni) (Cr_2O_3 CeO_2)复合涂层实验,分析了熔覆层微观组织,测试了熔覆层显微硬度及其在大气环境室温下的摩擦磨损性能。结果表明,熔覆层组织是在细小树枝晶和共晶基体上散布着未熔Cr_2O_3颗粒和白亮球状液析Cr_2O_3,及生成的硬化TiAl陶瓷颗粒增强相。显微硬度明显提高,最高可达1150HV,平均是基材的3～4倍。熔覆层和基材实现良好冶金结合,白亮熔合区宽度为10～20μm。激光熔覆层干滑动摩损的摩擦系数在0．2～0．3之间,磨损率比Ti6A14V标样降低约4～5倍。     

多道搭接钛合金激光熔覆层组织与耐磨性研究

在钛合金表面进行了激光搭结熔覆WC-12Co涂层的试验,结果表明激光熔覆区在微观结构上分为熔覆层、熔化区和热影响区.在搭接熔覆层出现了较为粗大的组织特征,主要是固溶多种元素的Ti基固溶体;熔化区是熔覆材料与基体钛合金的混熔区,为大小不等的颗粒晶.激光熔覆层的耐磨性比时效处理的钛合金显著提高,磨损机制是剥层磨损和磨粒磨损.     

La_2O_3对激光熔覆镍基纳米Al_2O_3复合涂层组织和性能的影响

采用激光熔覆技术在Q235钢基体上制备了不同La2O3含量的镍基纳米Al2O3复合涂层。通过扫描电镜观察分析了熔覆层的微观组织结构,并对熔覆层的显微硬度和摩擦磨损性能进行了测试。试验结果表明,加入1.5wt%稀土La2O3时,熔覆层组织显著细化,由细小的等轴树枝晶和共晶组织组成,熔覆涂层的显微硬度在651.4HV0.2至732.4HV0.2之间,耐磨性能显著提高。     

激光熔覆纳米Al2O3复合陶瓷涂层的组织结构

研究了 4 5 #钢表面激光熔覆纳米Al2 O3 复合陶瓷涂层的微观组织结构、显微硬度和磨损特性。结果表明 ,激光熔覆层由α-Al2 O3 和TiO2 以及Al2 O3 纳米颗粒组成 ,在激光的作用下 ,消除了原来等离子喷涂层的片层状组织 ;纳米颗粒仍然保持纳米尺度 ,填充在涂层的大颗粒之间 ,起着桥连的作用 ;同时涂层气孔率的降低使涂层致密化程度得以提高 ,纳米Al2 O3涂层的显微硬度较高 ,且其耐磨性能明显优于等离子Al2 O3 +1 3%TiO2 喷涂层     

镍基合金+WC激光熔覆层的显微组织形成机理及控制

采用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱分析等手段对镍基合金+WC熔覆粉末颗粒的颗粒种类、颗粒粒径、不同种类颗粒的分布及镍基合金+WC激光熔覆层内各种组织的不均匀分布进行了研究。根据热平衡原理建立了熔覆材料颗粒半径、激光束功率密度和熔覆材料颗粒加热温度之间的定量关系式,提出通过控制各种熔覆材料颗粒大小来实现设计与控制送粉激光熔覆层的显微组织,并以WC与N i基自熔合金混合粉料为熔覆材料,对获得的熔覆层的显微组织进行分析,证明了所提出的熔覆层显微组织的设计与控制方法的可行性与实用性。     

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。     

基于Brook理论的激光熔覆过程中纳米Al_2O_3+13%TiO_2陶瓷颗粒生长研究

为了研究激光高能量密度下纳米颗粒的生长情况,从而为优化工艺参数提供参考,在Brook晶粒生长经典理论基础上,结合有限元软件Ansys数值模拟的激光熔覆温度场,计算了激光熔覆等离子体喷涂预置纳米Al2O3+13%TiO2(质量分数)陶瓷涂层过程中纳米颗粒尺寸变化,并讨论了纳米颗粒初始尺寸及不同熔覆区域对其生长的影响。同时,对等离子体喷涂纳米涂层进行了激光熔覆试验。结果表明,纳米颗粒在激光熔覆试验中生长情况的总体趋势与理论计算结果基本一致,说明基于Brook理论的晶粒生长理论对了解纳米颗粒在激光熔覆过程中的生长有一定的理论指导意义。     

稀土La_2O_3对6063Al激光熔覆Ni基熔覆层微观结构的影响

利用激光熔覆技术,在6063Al表面制备了添加有不同含量La2O3的Ni60合金熔覆层,并通过金相显微镜、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)等设备进行了测试分析,研究La2O3含量对铝合金表面激光熔覆Ni基熔覆层组织、相结构、成分等微观结构的影响。结果表明:当合金中稀土La2O3含量高于5%(质量分数,下同)时熔覆层易出现气孔,低于2%时易出现熔覆层开裂、与基体结合不良等缺陷,加入5%的稀土氧化物La2O3可有效地减少熔覆层中的裂纹、孔洞;不同La2O3含量的熔覆层主要相结构均为β-NiAl(Cr)和少量的Al3Ni、AlNi3、Al等,添加稀土以后XRD图中出现了微量的稀土化合物La2O3、Al4La,且NiAl相的(100)有序峰几乎消失,晶粒取向偏向于(110)、(200)和(211),而(110)有序峰出现不同程度的偏移;添加5%La2O3的熔覆层比不添加稀土的Ni60熔覆层元素分布均匀,稀释率更低,组织中孔隙率大幅降低,晶粒度变大且细化作用明显;熔覆层主要成分为NiAl-Cr共晶组织,稀土元素偏聚在晶界位置并形成了稳定的Al4La等稀土化合物。     

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。     

激光熔覆技术研究现状及其发展

在简要阐释激光熔覆技术工作原理和技术特点的基础上,介绍了激光熔覆材料体系、工艺种类、工艺参数和涂覆层微观组织结构,另外讨论了激光熔覆技术所面临的主要问题,并提出了激光熔覆技术的发展趋势。重点介绍了所做的一些相关工作:激光熔覆MCrAlY涂层、激光熔覆纳米涂层、激光熔覆过程中热力耦合有限元数值模拟、激光熔覆过程裂纹形成机理及控制、激光熔覆纳米陶瓷颗粒增强金属基梯度涂层以及激光多层熔覆大厚度纳米热障陶瓷涂层成型控制等。