激光熔覆在AlN陶瓷表面制备铜基金属覆层缺陷分析及控制

通过脉冲式YAG激光器在AlN陶瓷表面制备铜基金属覆层,分析熔覆层的缺陷,并研究如何能控制熔覆层缺陷的发生,熔覆试样的缺陷主要表现为陶瓷基板炸裂、熔覆层成形不完整、熔覆层微观裂纹和气孔.结果表明,通过调节激光熔覆的热输入可以保证陶瓷基板的完整性并且熔覆层成形良好;通过焊前预热和焊后缓冷的工艺可以降低熔覆层微观裂纹和气孔的形成几率.通过优化激光熔覆工艺参数和工艺方法,可以形成良好的熔覆层,并且AlN陶瓷基板和铜基金属覆层之间形成过渡层,形成良好的冶金结合.     

铝合金上激光熔覆锡铜合金的工艺研究

采用激光熔覆工艺,将锡青铜喷涂专用粉末熔覆于纯铝基体表面,获得了含有气孔和裂纹的熔覆层.着重对激光熔覆过程中产生的气孔问题进行了分析,得出减小和防止熔覆层气孔的最有效途径是减少H2的来源,同时较低的预置熔覆层厚度和较高的扫描速度,也能有效减少熔覆层中气孔的数量.     

钛合金表面激光熔覆镍基涂层质量分析

通过在钛合金表面激光熔覆镍基涂层,探讨了扫描速度对熔覆层宏观形貌的影响,激光能量密度对熔覆层微观组织的影响,WS2添加量对熔覆层宏观形貌、成型质量、组织均匀性和显微硬度的影响。结果表明:随扫描速度的提高,钛合金表面激光熔覆层的宽度、高度和基底熔深均减小。随熔覆材料中WS2含量的增加,熔覆层形貌从凸起型过渡为凹陷型,且粉末利用率降低;熔覆层裂纹和气孔等缺陷变多;微观组织均匀性变差。添加WS2的熔覆层显微硬度低于Ni60熔覆层。     

La2O3对激光熔覆镍基碳化钛复合涂层组织和耐腐蚀性能的影响

在45钢基材表面进行加入Ni60+30wt%镍包碳化钛合金粉末的激光熔覆,研究了La2O3,含量和激光功率对激光熔覆层的显微组织、裂纹情况及耐腐蚀性能的影响.结果表明:适量La2O3的加入能使镍基碳化钛金属陶瓷熔覆层组织细化,裂纹大为减少甚至消失,宏观质量得到明显改善.添加适量La2O3,的激光熔覆层的耐腐蚀能力比不含La2O3的激光熔覆层要高.     

钢表面激光熔覆镍基合金涂层裂纹控制的研究

在对45钢表面激光熔覆镍基合金涂层组织、相分析的基础上,对熔覆层裂纹的形成机理进行了研究,热应力、硼化物的偏聚和熔覆层中的夹渣是导致熔覆裂纹产生的主要原因.为了消除裂纹,采用超声振动激光熔覆的方法,制备了超声振动激光熔覆Ni60B涂层和超声振动激光熔覆Ni60B+1％Y2O3涂层,并对它们的显微组织和裂纹情况进行了分析.结果表明,超声振动对镍基合金熔覆层裂纹有很好的抑制作用,通过添加适量的稀土元素,制备了成形良好无裂纹的涂层.     

激光熔覆涂层增韧改性方法的研究进展

激光熔覆涂层能够改善金属表面性能,实现表面强化,然而常发现由于涂层韧性降低,涂层表面出现裂纹缺陷问题。概述了激光熔覆涂层由于韧性降低造成裂纹的原因,包括温度梯度差引起的内应力、激光熔覆层中的应力集中以及熔覆层中的微小气孔等。同时归纳了影响激光熔覆层韧性的因素,包括熔覆材料的选择、激光熔覆工艺参数的设定以及熔覆材料的热处理方式等。在此基础上,重点阐述了近年来改善激光熔覆涂层裂纹缺陷问题的进展,并从中寻找增强激光熔覆涂层韧性的方法,包括在熔覆粉体中加入复合陶瓷增强相和稀土元素粉末等改变熔覆粉体组成、在基体与熔覆层之间增加过渡层、改变激光熔覆功率和扫描速率以及光斑直径等工艺参数、对熔覆前基体的预热和熔覆后涂层的热处理、外加超声振动和电磁场以及超声振动与电磁场的耦合等能场辅助等。针对各种增强激光熔覆涂层韧性方法的不足,探讨今后激光熔覆涂层增韧改性方法的研究前景。     

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。     

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。     

TC4合金表面熔覆石墨烯增强钛基复合涂层的组织及性能

目的 通过氩弧熔覆技术在TC4合金表面制备石墨烯增强钛基复合涂层,以改善其耐磨性能.方法 将钛粉和石墨烯在球磨机中充分混合.将混合后的粉末涂覆于TC4合金表面,采用氩弧熔覆技术将预涂覆粉末熔化,制备出陶瓷颗粒增强钛基熔覆层.采用X射线衍射分析仪分析涂层的物相,利用光学显微镜、扫描电子显微镜分析熔覆层中颗粒相的组成及分布.采用显微维氏硬度仪和摩擦磨损试验机,测试熔覆层的显微硬度和磨损性能.结果 熔覆层厚度可达1 mm,且表面及横截面没有气孔、裂纹等缺陷产生,物相主要包括TiC和 α-Ti.熔覆层中不同区域的组织存在差别,涂层的中上部组织主要为树枝晶,底部组织中树枝晶逐渐减少.熔覆层与基体呈冶金结合,组织致密.增强相TiC以颗粒状和花瓣状形式存在.石墨烯增强钛基复合涂层的显微硬度高达845.4HV.在相同磨损条件下,TC4合金基体与熔覆层的磨损量分别是0.153 g和0.0123 g,熔覆层的磨损量明显降低.涂层的磨损机制主要是磨粒磨损.结论 与TC4合金基体对比,熔覆层的显微硬度提高约2.5倍,耐磨性提高12倍.氩弧熔覆原位自生TiC陶瓷颗粒增强钛基熔覆层可显著提高TC4合金表面的耐磨性.     

稀土 CeO2 含量对 Al 合金激光熔覆层组织形貌的影响

目的研究稀土氧化物CeO2的含量对铝合金表面Ni基激光熔覆层组织形貌的影响,降低Ni60熔覆层的气孔、开裂等组织缺陷。方法采用激光熔覆技术,在6063Al表面制备CeO2含量不同的Ni60熔覆层,对熔覆层的表面形貌、截面形貌及微观组织进行对比分析。结果 CeO2质量分数低于3%时,难以获得表面良好的熔覆层,0%~2%时易出现裂纹;CeO2质量分数在4%~5%的熔覆层形貌最好,无明显气孔和裂纹,尤其4%时具有相对较好的截面形貌;CeO2质量分数在5%~10%的熔覆层主要缺陷为气孔,且气孔、脱落等缺陷较少。结论添加CeO2可以改善铝合金表面Ni60熔覆层的组织形貌,尤其4%的CeO2可以改善Ni60熔覆层的组织结构,促进熔覆层的晶粒细化和组织分布均匀,是较佳的添加量。     

Microstructure characteristics of Ti3Al/TiC ceramic layer deposited by laser cladding

Al + TiC laser cladding coatings were prepared on Ti-6Al-4V alloy by CO₂ laser cladding technique. The microstructure, micro-hardness and phase constitutes of the laser cladding layer were investigated by means of scanning electron microscope (SEM), X-ray diffraction (XRD) and microsclermeter. The results indicated that the laser cladding layer solidified into the fine microstructure rapidly, and TiC hard phase was dispersived in the cladding layer. When the mass percent of TiC was 40%, the micro-hardness (1100HV_0.2-1250HV_0.2) of Al + TiC cladding layer was 3 times more than that of the Ti-6Al-4V alloy substrate (350-370HV_0.2). The cladding layer mainly consisted of α-Ti (Al), β-Al (Ti), Ti₃Al, TiAl, Al₃Ti and TiC phase. There phases were beneficial to improve the hardness and wear resistance of the cladding layer.     

TC4钛合金表面激光熔覆掺Y2O3复合涂层的显微组织和性能

目的提高钛合金表面的耐磨性能。方法在TiB_2:TiC=1:3的粉末配比下,添加不同质量分数Y_2O_3稀土氧化物,制备成膏状混合粉末。采用5 k W横流CO_2激光器,在TC4钛合金表面激光熔覆掺Y_2O_3的TiB_2和TiC粉末,制备耐磨性复合涂层。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)对激光熔覆层的微观形貌和组织成分进行了分析;用显微维氏硬度计对熔覆层的显微硬度进行了测量;用万能摩擦磨损试验机对熔覆层的耐磨性能进行了测试。结果添加4%Y_2O_3后,熔覆层中部组织明显细化,结合区由致密组织结构转变为晶须网状结构;熔覆层的最高显微硬度为1404.6HV0.2,是基体的3.7倍;熔覆层的磨损量减少了66.67%,且其摩擦系数有明显的降低。结论添加4%Y_2O_3对TC4钛合金表面激光熔覆TiB/TiC复合熔覆层耐磨性能有显著的提高。     

Study on Cracking Tendency and Mechanism of Gray Cast Iron Laser Cladding

LASER CLADDING is an advanced and efficientsurface coating technology that provides a metallurgicbond between the cladding and the substrate;it is also ahotspot of surface modification research"'2I.Lasercladding is a complex physical,chemical andmetallurgical process.It is also a process very sensitiveto cracks[3'41.A deep study of the cracking tendencyand mechanism of laser cladding plays an importantrole in the broad application of laser cladding in variousindustries.In this article,th…     

6061铝合金表面激光熔覆稀土CeO_2+Ni60组织及摩擦磨损性能

为提高铝合金的表面性能,利用激光熔覆技术在6061铝合金表面制备了添加稀土Ce O2的Ni60熔覆层,并通过金相显微镜、SEM、显微维氏硬度计和摩擦磨损试验机等设备研究了CeO2对Ni60熔覆层组织结构、硬度及摩擦磨损性能的影响.结果表明,加入2%的Ce O2可有效地减少熔覆层中的裂纹、孔洞和夹杂物,促进晶粒细化,提高熔覆层的组织均匀性、表面硬度及耐磨损性能;在相同磨粒磨损条件下,CeO2+Ni60熔覆层的耐磨性是铝合金的7.1倍,是Ni60熔覆层的1.6倍;Ni60熔覆层可以显著降低铝合金表面摩擦系数,而添加稀土CeO2能提高Ni60熔覆层的摩擦系数稳定性,从而改善Ce O2+Ni60熔覆层的耐磨性能.     

激光熔覆高铬铁基合金的组织形成机制及对显微硬度的影响

采用2 kW光纤碟片激光器在3Cr13不锈钢刀具表面进行同轴送粉激光熔覆高铬铁基合金,以提高刀刃的硬度.通过SEM,EDS,EPMA,XRD分析了熔覆层的显微组织及相组成,采用显微硬度仪进行了硬度测试.结果表明,在凝固的过程中,成分过冷和散热速度的不同,组织大致分为枝晶区、细晶共晶区、粗晶区三个区域,各区域内均分布有（Fe,Cr）₇C₃,可增加熔覆层的硬度和耐磨性.由于各区域内晶粒的大小不同,使得熔覆层内硬度呈阶梯分布.Ni元素的加入,促进熔覆层中基体奥氏体化,在刀具使用过程中可对高硬度的碳化物起韧性缓冲作用,从而保证了熔覆层的综合力学性能.     

激光熔覆层开裂问题的研究现状

分析激光熔覆层应力的产生和分布状态,描述了熔覆层纹的形成和形貌,归纳了目前掏纹产生的方法。对解决熔覆层开裂问题提出了一些建议。     

激光熔覆耐磨涂层的研究进展

介绍了以镍基、钴基合金为主的激光熔覆耐磨涂层的研究进展，分析了熔覆层开裂等问题。目前激光熔覆工艺研究较为活跃，而对其加热、凝固过程的相变动力学、热力学、扩散过程和界面行为以及熔覆层显微组织、相结构的研究相对较弱；对熔覆层开裂问题的研究多集中在工艺参数和凝固组织特征上，要彻底解决熔覆层开裂问题，应从微观角度入手，分析熔覆层显微组织结构和相组成对熔覆层裂纹的影响。     

激光熔覆工艺与粉末对覆层开裂行为的影响

在高参数阀门零件密封面上进行厚覆层激光熔覆时,发现覆层裂纹是主要的质量缺陷,讨论了熔覆工艺,覆层材料地激光熔覆层开裂行为的影响。     

Microstructure and properties of laser cladding FeCrBSi composite powder coatings with higher Cr content

FeCrBSi alloy powder with higher Cr content was used for laser cladding by employing a 3 kW solid-state laser. Ni- and Fe-based alloy powders, which were more resistant to cracking, were added into FeCrBSi alloy powder with higher Cr content to increase the ductile phases, lower thermal expansion coefficient, and reduce the crack sensitivity of the cladding layer. FeCrBSi alloy powder with higher Cr content combined Ni- and Fe-based alloy powder were cladded on the substrates, which yield two different phases. The hard phases of the cladding layer were mainly composed of carbide phase M₂₃C₆, and the ductile phases which played a lubrication function in the cladding layer were mainly composed of austenite γ-Fe and γ-Ni. The ductile phases increased by adding Ni- and Fe-based alloy powder into FeCrBSi alloy powder with higher Cr content, and the hard phases became sparser relatively. Smooth cladding layers, which were free of macroscopic pores, cracks and void between the adjacent tracks, were achieved. Therefore, the toughness of the cladding layer was improved, and the crack tendency was reduced. Three kinds of composite powder were obtained. The composition and morphology of the cladding layer were analyzed, and the microhardness between the hard phases and the ductile phases was compared. The average microhardnesses of the three cladding layers varied from HV_0.2 760 to HV_0.2 950.