激光熔覆Co基高温合金涂层的显微组织与耐磨性能研究

采用激光熔覆技术在304L不锈钢基体表面制备了Co基高温合金涂层,利用金相显微镜、扫描电镜、能谱分析和X射线衍射分析了涂层的显微组织、物相组成以及磨损表面形貌,测试了涂层的室温滑动摩擦磨损性能.结果表明:激光熔覆Co基合金涂层从底部到表层依次为“胞状晶-粗大枝晶-细小树枝晶”组织,主要由γ-Co固溶体、Fe2Mo相及Co7Mo6相组成,涂层平均硬度约为630 HV,是304L不锈钢基体的3倍,室温摩擦磨损性能是304L不锈钢基体的1～1.5倍.由于难溶元素Mo的固溶强化及Fe2Mo及Co7Mo6硬质相的弥散强化使涂层具有较好的耐磨性能.     

TA2钛合金表面激光熔覆Ni基Tribaloy 700涂层

为提高钛合金表面强度,采用预置Tribaloy700(T700)合金粉末的方法在TA2钛合金表面进行了激光熔覆制备Ni基T700涂层的研究。研究结果表明,通过激光熔覆能够获得良好的T700合金涂层;涂层中Ti的适量存在能够促进laves相的析出与长大,Ti稀释较小时涂层组织主要为胞状和胞-枝蔓状的奥氏体γNi相,而Ti稀释较大时涂层组织为基体(TiNi γNi相) Laves相;涂层与基材之间有一厚约80~100μm的过渡区。显微硬度测试结果表明,在固溶强化及细晶强化等作用下T700熔覆涂层的显微硬度较常规方法有明显提高,适量的Ti稀释能够进一步提高涂层的硬度。根据Ti稀释程度的不同,涂层的平均硬度值在700~1000HV之间,约比TA2钛合金基材高4~5倍。     

NiCr-MoS2-M耐磨自润滑涂层的激光制备及表征

为了提高挤出机螺杆表面的耐磨损性能,采用激光熔覆技术在38CrMoAl钢表面制备NiCr-MoS2-M(M为CeO2-TiC-Cr3C2-V)耐磨自润滑复合涂层。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及附带的能谱仪分析了涂层的物相组成及显微组织,采用显微硬度计测试了涂层的显微硬度分布,并在室温条件下测试了上述涂层的干滑动摩擦学性能,取得了相关的数据。结果表明,XRD测试结果显示强化层主要由FeNi,Ni3Fe和Cr-Ni-Fe-C固溶体组成;用SEM观察发现强化层由固溶体枝晶、富Cr共晶和未熔MoS2颗粒组成。涂层中的显微硬度为313.7HV,约为基体显微硬度(332.6HV)的94.32%;摩擦系数为0.513,约为基体摩擦系数(0.315)的1.63倍;磨损量为58.56110-3mm3,约为基体磨损量(4.9110-3mm3)的11.9倍。这一结果对进一步优化工艺参量,以提高强化层的综合力学性能是有帮助的。     

钛合金表面激光熔覆原位制备TiC/Ti2Ni复合涂层微观组织及性能研究

为了有效改善Ti811合金表面硬度及耐磨性能,利用同轴送粉法在Ti811表面制备了激光熔覆复合涂层。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、场发射电子探针显微镜(EPMA)、维氏硬度计及摩擦磨损试验机,系统地分析并研究了涂层的物相组成、微观组织、元素分布、显微硬度及摩擦磨损性能。结果表明:涂层生成相主要包括α-Ti固溶体、陶瓷增强相TiB₂和TiC及金属间化合物Ti₂Ni。涂层显微硬度的提高主要归功于弥散强化及固溶强化效应,最高可达902 HV,较基材显微硬度提高了2.37倍。涂层的磨损体积较基材下降了约27.9%,摩擦系数稳定在0.38～0.42,磨损机理主要为黏着磨损和轻微的磨粒磨损,具有优异的耐磨性能。     

铜合金表面激光熔覆Ni-Ti-Si涂层微观组织及耐磨性能

利用激光熔覆技术,在铜合金表面制备了两种Ni-Ti-Si复合涂层,测试并分析了涂层的组成、微观组织和摩擦磨损性能。结果表明,在Ni-15Ti-15Si涂层(涂层1)中主要形成了枝晶状的TiSi、TiSi/TiNi3共晶和γ-Ni相,而在Ni-35Ti-15Si涂层(涂层2)中主要形成了黑色树枝状的Ti2Ni3Si强化相和白色带状的Ti2Ni相;涂层2的平均显微硬度值为涂层1的1.3倍,约为铜基体的9.5倍;室温环境下涂层2的平均摩擦系数约为0.54,较铜基体的摩擦系数降低了35%,因此具有优异的耐磨性。     

ZL114A铝合金表面激光熔覆层组织及性能研究

为了增强铝合金表面硬度,应用激光表面强化技术,将按一定成分配比的3种不同厚度的Al-Y-Ni粉末熔覆ZL114A表面上,形成与基体冶金结合的熔覆层.结果表明,当预制涂层厚度为0.2 mm时,在一定激光工艺参数下,涂层硬度提高近60%.     

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。     

扫描速率对激光熔覆Cu80Fe20偏晶涂层组织与耐磨性能的影响

采用激光熔覆技术制备了Cu80Fe20偏晶涂层,研究了扫描速率对液相分离特征以及偏晶涂层显微硬度、耐磨性能的影响。研究结果表明:Cu80Fe20偏晶涂层内出现了分层现象,大量由体心立方结构α-Fe、面心立方结构γ-Fe组成的富铁颗粒弥散分布于上层的面心立方ε-Cu基体内,大量面心立方ε-Cu富铜颗粒分布于下层的α-Fe基体内;随着激光扫描速率增大,激光熔池的冷却速率增大,富铁颗粒粒径逐渐减小,面密度逐渐增大,相邻富铁颗粒间的间距减小,富铁颗粒对铜基体的阴影保护效应增强,使得偏晶涂层的显微硬度与耐磨性能增加,且均优于黄铜。     

铝合金表面激光熔覆Al+Y粉末的研究

为了研究激光熔覆制备Al-Y合金涂层的可行性,采用CO2激光器熔化预置的Al+Y混合粉末的方法,利用SEM,XRD,EDS和硬度检验等方法分析了熔覆层的显微组织、物相组成、成分分布和硬度等。在2034铝合金表面得到了激光熔覆涂层,其物相主要由Al,Y5Al3,YAl3,YA1等组成,Y元素主要分布于晶界和枝晶间,熔覆层的显微硬度70HV0.2～95HV0.2与基体的100HV0.2～120HV0.2相比较低,原因在于降低了基体中Cu元素的固熔强化效果。结果表明,熔覆层与基体形成了良好的冶金结合,熔覆层显微组织显著细化。     

激光熔覆GH4169涂层组织特征及高温耐磨性研究

采用激光熔覆技术在轧制态GH4169合金表面制备GH4169涂层,重点研究涂层的显微组织、析出相、高温显微硬度和高温摩擦磨损性能。结果表明：涂层中无气孔和裂纹等缺陷,且主要由Laves偏析相、γ基体相和少量MC及MN相组成;涂层的室温平均显微硬度为273.6 HV(0.3 kg试验力),且随着测试温度的升高,其显微硬度在不同温度下呈现下降趋势,测试温度为600℃时,显微硬度下降到197.4 HV(0.3 kg试验力),约为室温时的72%;高温摩擦试验结果表明,随着测试温度的提高,其磨损率也呈现下降趋势,当测试温度为600℃时,试样磨损率约为室温时的25%;摩擦磨损试验结束后,测试温度不高于500℃的涂层,其常温显微硬度变化不大,而测试温度为600℃的涂层,由于强化相析出,常温显微硬度有所提高。     

铜合金表面激光原位制备颗粒增强钴基合金涂层组织

采用含有一定量纳米铝粉的钴基合金粉末作为涂层原材料,在结晶器用Cu-Cr合金表面利用激光搭接原位反应制备陶瓷相颗粒增强钴基合金涂层.通过金相显微镜、X射线衍射(XRD)仪、扫描电镜和显微硬度实验等分析手段对实验制备样品涂层的结构和形成机制进行了研究.结果表明,在优化了的激光制备工艺参数(电流175 A,频率15 Hz,脉宽3 ms,速度4.0 mm/s)及搭接率在20%~25%时,在Cu-Cr合金表面制备出了陶瓷相颗粒增强钴基合金涂层.Co基合金涂层和基体间形成了界面的冶金结合.涂层中原位生成了陶瓷相颗粒,最大颗粒的粒径在3μm左右,多数为细小且呈弥散分布的近似球形颗粒,起到了增强基体的作用.Co基合金的主要结晶方式是以原位生成的陶瓷相为中心,带动周围Co基合金液体结晶,反过来结晶后的合金对陶瓷相进行包裹,控制了陶瓷相的聚合,并使其弥散分布、颗粒细小化.Cu-Cr合金表面涂层的平均显微硬度由基体表面的94HV增到了300HV.     

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。     

激光冲击波在铝合金薄板中传播特性研究

为了研究激光冲击波在铝合金薄板中的传播特性,采用数值仿真的方法,分析了不同节点路径下,冲击波在3003铝合金薄板中的传播特性。研究结果表明,激光加载初期,板料表面光斑边缘位置处应力最大,而板料表面中心区域仅为较小的波动,1000 ns后,表面波传播至板料上的凹模口对应位置,同时中心位置区域应力增大至200 MPa,塑性变形加大,板料变形不均匀,易出现减薄失效问题;沿激光冲击方向,经历60 ns压力波传播至板料自由面,并回传拉伸波,在102 ns左右,拉应力达到最大值1782 MPa,板料易出现层裂失效问题。因此针对激光冲击波在铝合金薄板中传播特性的研究对提高铝合金薄板激光冲击成形性能具有重要的意义。     

铝合金激光双光点焊接

对铝合金薄板激光单光点和双光点焊接(包括不填丝和填丝)的焊缝成形、对接间隙和准直度容许裕度以及气孔状况进行了比较，分析了双光点能量分布的激光对铝合金焊接的影响。结果表明，与激光单光点焊接相比，激光双光点焊接铝合金可以改善焊缝表面质量、增大焊缝熔宽并放宽对接间隙和准直度容许裕度、显著减少焊缝中大气孔的数量，但对焊缝中小气孔数量的影响不明显。填加焊丝可以改善激光单光点焊接铝合金焊缝的表面质量并放宽对接间隙和准直度容许裕度，但将增大焊缝产生大气孔的倾向。采用激光双光点焊接仍可使焊缝中大气孔的数量明显减少。     

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.     

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。     

中高温条件下6061-T651铝合金激光冲击强化研究

利用高功率、短脉冲Nd∶YAG激光对6061-T651铝合金进行表面冲击强化处理,并分别在200℃、300℃、400℃和500℃的温度下对其进行性能测试,从残余应力、显微硬度和微观组织等方面分析了激光冲击处理(LSP)对其在高温条件下性能的影响。研究结果表明中高温条件下激光冲击6061-T651铝合金的强化效果明显。200℃和400℃时试件的最大残余压应力出现在次表层,且温度越高残余压应力释放得越快,激光冲击硬化层深度约为0.3mm,500℃时的晶粒平均尺寸要比400℃时的大,晶粒尺寸和强化相是提高硬度的主要原因,不连续且粗大的晶界析出物提高了6061-T651铝合金的抗腐蚀性能。     

ZL111铝合金表面Ni-Cr-Al激光熔覆层中的非晶组织

利用５ｋＷＣＯ２激光器激光熔覆铝合金表面的Ｎｉ－Ｃｒ－Ａｌ涂层,ＳＥＭ与ＴＥＭ分析结果表明,在激光熔覆层中存在有非晶组织,非晶组织呈空间扭曲薄片或杉叶状,它们分别存在于熔覆层颗粒间白色网状组织与颗粒中     

激光重熔对TC4钛合金表面激光原位熔覆层微观组织与性能的影响

为了进一步提高激光原位熔覆层的质量,利用激光重熔方法对TC4钛合金表面激光原位熔覆层进行了处理。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和显微硬度计分别对比研究了熔层的显微组织、相分布和显微硬度。结果表明,适当工艺参数的激光重熔处理可以消除位于原位熔覆层底部的大气孔,可以使熔层中的陶瓷相分布更均匀,从而提高熔层的组织致密性;激光重熔处理后熔层硬度值的梯度变化减弱,熔层的平均显微硬度与质量的稳定性均得到提高。     

激光熔覆Ni基SiC合金涂层组织与性能的研究

利用5kWCO2连续波激光器在16Mn钢基材表面对含20%(体积比)SiC陶瓷粉末的镍基自熔性合金粉末进行激光熔覆得到Ni基SiC合金涂层(NiSiC)。研究了合金涂层的组织形貌及相结构,并用单纯的镍基合金涂层(Ni60)进行了显微硬度及滑动磨损性能的对比试验。结果表明,NiSiC合金涂层由γ枝晶及其间的共晶组织组成,主要组成相为γ-Ni,γ-(Ni,Fe)固溶体和(Cr,Fe)7C3,Cr23C6及(Cr,Si)3Ni3Si等化合物。添加SiC的镍基合金涂层NiSiC比单纯的镍基合金涂层Ni60具有较高的硬度和耐磨性。