耐热钢表面激光熔覆Co基合金涂层的高温性能

采用高功率CO2激光器在1Cr18Ni9Ti不锈钢表面激光熔覆Co基合金,研究了改性层的组织及在75%Na2SO4+25%NaCl混合盐中的热腐蚀性能.结果表明,Co基合金激光改性层组织细密,其中的Co、Cr元素在涂盐热腐蚀条件下促进了保护性氧化膜CoO、CoO•Cr2O3的形成,显著改善了1Cr18Ni9Ti不锈钢的高温热腐蚀性能.     

超高速激光熔覆低稀释率金属涂层微观组织及性能

新兴的超高速激光熔覆技术通过对熔覆头的精巧设计,可实现激光、粉末路径最佳耦合,使粉末在飞行空间熔化且基体表面仅形成微溶池,在保证冶金结合的同时,大幅提高熔覆效率及粉末利用率,可制备厚度<100 μm、稀释率< 5%的均匀薄涂层。 为进一步探索超高速激光熔覆涂层组织结构特点,扩展其应用范围,探讨了低功率下 4 种典型涂层的微观结构及性能。 结果表明:超高速激光熔覆可制备 120 ~ 500 μm,无气孔、裂纹的高质量涂层;涂层组织致密,结合区多为粗大柱状晶,表层区以细晶为主;基体熔化区可低至数微米,稀释率可低至 1%。 其中,镍基碳化钨涂层、铝合金耐磨涂层硬度明显高于基体;钛合金阻燃涂层在激光烧蚀后,烧蚀坑深度降低,热影响区减小;高熵合金阻扩散涂层预氧化后形成以 Al₂O₃ 为主的微米厚氧化膜,在上述涂层作用下,基体性能均得到提升。     

镍基合金表面激光熔覆钴基合金涂层的耐磨性能

为了提高涡轮叶尖端部的耐磨性能,以钴基合金粉末为涂层原材料,利用CO2激光器,在镍基合金表面上熔覆了优质耐磨涂层.采用销盘式摩擦磨损试验机进行了镍基合金及激光熔覆涂层的干摩擦磨损试验.试验结果表明,镍基合金的平均摩擦系数为0.48,钴基合金涂层的平均摩擦系数为0.30,钴基合金涂层的平均磨损量低于镍基合金材料,说明钴基合金涂层具有较高的耐磨性.     

激光功率对激光熔覆FeCoBSiNb涂层组织和性能的影响

采用高功率半导体激光器在低碳钢表面激光熔覆了Fe-Co-B-Si-Nb合金涂层。借助光学显微镜、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及数显维氏硬度计,探讨了激光功率对涂层稀释率、物相组成、微观组织及其显微硬度的影响。试验结果表明:在其它工艺参数一定的情况下,激光功率越大,涂层稀释率越大;激光功率为1 050W时,涂层中部的物相分析表现为具有非晶特征的漫散射峰,微观组织由颗粒状晶体和无组织形貌特征的灰色基底组成,随着激光功率的增大,涂层中部的晶化相衍射峰逐渐增多增强,微观组织中出现"雪花"状晶体;涂层和基材结合区的微观组织以具有外延生长特征的平面晶和柱状树枝晶为主;涂层的平均硬度随激光功率的增大而降低。     

高压柱塞高速激光熔覆镍基合金涂层组织和耐磨性

目的 通过高速激光熔覆技术改善高压柱塞镍基合金涂层的组织,并提高涂层的耐磨性能。方法 分别采用常规激光熔覆（P=1.8 kW,vs=500 mm/min）和高速激光熔覆（P=1.8 kW,vs=7000 mm/min）,在高压柱塞45#钢基材上制备了SD-Ni45耐磨涂层,分别测试了两种涂层的稀释率、微观结构、硬度,并通过可控气氛微型摩擦磨损试验仪和扫描电镜,对熔覆层的耐磨性进行了分析。结果 高速激光熔覆层的稀释率约为常规激光熔覆层的68%。高速激光熔覆层的物相与常规激光熔覆层的物相基本相同,并无新的物相析出,主要包括γ-(Ni,Fe)固溶体、Cr-Ni-Fe固溶体、Cr23C6以及少量的WC等强化相,但高速激光熔覆层的整体组织更加细小致密,硬质相颗粒分布更为均匀。高速激光熔覆层与常规激光熔覆层的平均显微硬度分别为600HV0.1、460HV0.1,高速激光熔覆层与常规激光熔覆层的磨痕宽度分别为210、315 μm,磨损量分别为(7.4±0.8)、(4.4±0.6) mg,高速激光熔覆层的耐磨性相对于常规激光熔覆层提高了约1.7倍。结论 高速激光熔覆技术可以有效地改善常规激光熔覆层裂纹敏感性大、稀释率较高、涂层较厚等缺陷,高速激光熔覆层的硬度和耐磨性较普通激光熔覆层有所提高。     

加热时间对高频感应熔覆镍基合金涂层耐腐蚀性能的影响

研究了不同加热时间对高频感应熔覆Ni45B镍基合金涂层组织和耐腐蚀性能的影响。结果表明,用高频感应熔覆的方法得到的合金涂层无裂纹存在,且加热时间较长的合金涂层组织更加均匀;在高温条件下,随着加热时间的延长,涂层和基体之间元素的扩散加剧,使得涂层中Fe元素含量增加,而Ni、Cr元素的含量相对减少;由于合金粉末中含有的Ni、Cr等元素,使得涂层的耐腐蚀性能远高于基体材料Q235A钢,而随着加热时间的延长,扩散引起涂层中Ni、Cr元素减少使得涂层的耐腐蚀性能降低。     

Ni基合金表面激光熔覆CoCrAlY合金的组织与性能

用同步送粉器在Ni基合金上激光熔覆CoCrAlY合金，获得了无缺陷的涂层。利用金相显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计和高温电阻炉对熔覆层的组织、相结构、硬度及抗氧化性进行了分析和测试。结果显示：熔覆层的不同区域组织及性能不均匀；熔覆层具有较高的硬度和较好的抗氧化性。     

镍基合金激光熔覆γ-TiAl基合金涂层组织研究

研究了镍基合金激光熔覆γ-Tial基合金涂层的组织特征，以及后续热处理对涂层组织转变的影响。结果表明，通过激光熔覆技术，在镍基合金表层获得了与γ-Tial基合金激光表层熔凝区相近的枝晶组织。这种组织经过后续退火热处理可形成细小的等轴晶组织，为实现镍基合金/γ-Tial基合金的超塑扩散连接提供了良好的组织基础。     

激光熔覆钴基合金的凝固组织特征及性能研究

利用电子显微技术和力学性能测试,研究了Q235低碳钢基体上激光熔覆Co基合金的凝固组织及其形成过程,讨论了熔覆层合金成分和显微硬度变化规律。结果表明,基体和熔覆层之间形成了良好的冶金结合。熔覆区的组织不均匀,。随着距交界面距离的增加,由胞状晶和逆热流方向外延生长的粗大树枝晶变为较细小的树枝晶,最终过渡到表层的细小树枝晶和等轴晶,熔覆层断口以沿晶断裂为主,激光熔覆对合金成分的稀释作用小。     

球墨铸铁表面激光熔覆Ni-Co复合涂层的耐腐蚀及高温摩擦学性能

为降低球墨铸铁激光熔覆过程中白口组织的含量,改善其高温摩擦学性能和耐腐蚀性能,采用激光熔覆技术,通过添加Ni基过渡层在球墨铸铁表面制备Co基涂层。利用XRD、SEM、EDS表征不同熔覆层的物相组成、微观结构。采用高温摩擦磨损试验机测试不同温度下Co基涂层与球墨铸铁的摩擦磨损性能,分析Co基涂层在不同温度下的磨损机理。利用电化学工作站测试Co基涂层与球墨铸铁的耐腐蚀性能。结果表明：Ni基过渡层的物相为γ-Ni固溶体和Ni₃Si陶瓷相。Co基涂层主要由γ-Co固溶体和Cr7C₃陶瓷相构成。Ni基过渡层的添加抑制了基材中C元素扩散,降低了结合界面处白口化趋势。由于Cr7C₃陶瓷相的强化作用,Co基涂层的显微硬度为球墨铸铁基材的2.1倍。与球墨铸铁基材相比,当温度高于200℃时,Co基涂层在与Si₃N₄配副对磨时表现出较低的平均摩擦因数与磨损率。在中低温条件下Co基涂层与Si3N4配副对磨时的磨损机制为黏着磨损与磨粒磨损,高温条件下的磨损机制为形成连续光滑的氧化层起到减摩抗磨的作用。C...     

宽带送粉激光熔覆稀释率的控制

在分析激光熔覆冶金过程的基础上,依据不同的计算单元,提出了单位时间、作用时间和单位长度稀释度的概念,推导出激光熔覆过程中稀释率的表达式。在利用金相法检测的基础上,结合相关的物理参数对稀释率进行了计算,系统分析了影响因素。结果表明,单位时间、作用时间和单位长度稀释率具有相同的方程,在激光参数保持恒定的条件下,稀释率均随扫描速度的增加而减小,随送粉速度的增大而变小。计算值小于几何稀释率。提出了激光熔覆熔池对流模型,并通过了试验验证。     

半导体激光熔覆钴基合金的耐磨性

为了提高纸浆阀门的使用寿命,利用高功率半导体激光器在304不锈钢板上熔覆钴基耐磨涂层。研究了激光工艺对熔覆层性能的影响,对不同温度下熔覆层的耐磨性进行了分析,并与传统手工堆焊涂层进行比较。结果表明,稀释率越高,熔覆层硬度越低,当激光功率为2000 W,扫描速度为20 mm/s时,得到的熔覆层成形好、稀释率小。磨损试验结果表明,100 ℃、200 ℃时的涂层磨损机理主要为磨粒磨损;300 ℃、400 ℃时,发生粘着磨损。由于手工堆焊涂层稀释率高,晶粒粗大,硬度较激光熔覆层低,熔覆层耐磨性优于手工堆焊涂层。     

石墨烯对激光熔覆镍基复合涂层耐腐蚀性能的影响

目的 研究石墨烯(Gr)含量对镍基复合涂层耐腐蚀性能的影响,通过分析Gr对复合涂层耐腐蚀性的影响规律从而确定Gr的最优添加量,同时研究不同Gr含量的镍基复合涂层在3种不同p H值溶液(酸性、中性、碱性)中的腐蚀行为。方法 采用预置粉激光法制备了5种不同Gr含量(质量分数分别为0%、0.3%、0.5%、0.8%、1%)的石墨烯/镍基(Gr/Ni60)复合涂层,并对复合涂层进行腐蚀前表面微观形貌分析、耐腐蚀性能测试、X射线光电子能谱分析、腐蚀后表面形貌分析。结果 在加入Gr的复合涂层中,C元素与Cr元素主要分布在枝晶间,枝晶内区域主要以Fe、Ni为主。随着复合涂层中Gr含量的升高,在酸性腐蚀条件下,自腐蚀电位随着Gr含量的增加而升高,从-0.466 V升高到-0.384 V,极化电阻也由纯Ni60涂层的87.71?/cm2升高到153.53?/cm2,但各涂层均没有明显的钝化区间,主要发生析氢腐蚀,枝晶内腐蚀严重。在中性腐蚀环境下,各涂层出现了明显的钝化区间,当Gr的质量分数为0.8%时,钝化区间最长达到0.285 V,此时相位角值及阻抗模值均达到最大值,且表面生成的氧化物提高了涂层的耐腐...     

激光熔覆Co基合金 W工艺与组织结构特征研究

利用 2kW的CO2 激光器在Q2 35钢表面熔覆Co基合金 W混合粉末 ,能够获得外观质量良好的熔覆层。激光熔覆所需最小比能随W含量的增加而增大。熔覆层的组织由γ′ Co枝状晶及枝晶间γ′ Co和M7C3共晶组成 ,没有发现W颗粒。分析结果表明 ,W颗粒在Co基合金熔体中溶解 ,并在Co基合金凝固后固溶于γ′ Co。由于W溶解反应过程需要吸热 ,因而使激光熔覆所需能量增加。     

6061Al合金表面激光熔覆Ni基合金的组织及性能

将NiCrBSi合金粉末预涂于6061Al合金表面，采用高功率连续波2kWNd-YAG激光器进行激光表面熔覆处理。试验结果表明，铝合金对于波长1．06gm的激光具有很高的吸收率，选用合适的激光加工工艺参数和Ar气保护，可在铝合金表面获得致密的Ni—Al合金激光表面改性层，熔覆层的组织以Ni-Al金属间化合物为主，改性层的硬度Hv高达9000MPa以上，且与基体呈现良好的冶金结合。在3．5％NaCl水溶液中的阳极极化曲线测定及摩擦磨损试验结果表明，Ni基合金改性层明显改善了6061Al合金的电化学腐蚀及摩擦磨损性能。     

激光功率对铁基合金熔覆层组织及性能的影响

选取5种不同的激光功率(1000、1200、1400、1600和1800 W)在Q235碳素钢表面制备铁基合金熔覆层,利用光学显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)技术、显微维氏硬度计和往复摩擦磨损试验机等研究了熔覆层的组织、力学性能和摩擦磨损性能。结果表明：熔覆层组织由枝晶内马氏体、枝晶间铁素体与部分残留奥氏体构成。随着激光功率的增加,熔覆层的厚度与稀释率增加,二次枝晶界面逐渐大量溶解,残留奥氏体量不断降低。当激光功率为1200 W时,熔覆层的平均硬度最高,为606.4 HV0.5,是基材硬度的3.6倍,磨损体积与磨损率最小,表现出良好的耐磨性能。熔覆层磨损机制是磨粒磨损与黏着磨损。     

Ni基高温合金表面激光熔覆Co基合金的组织

采用横流CO2 激光 ,在Ni基高温合金表面激光熔覆H gan sCo钴基非自熔性合金粉末 ,制备了无缺陷的涂层。利用光学显微镜、扫描电镜及附件 (EDS)、透射电镜(TEM)、X射线衍射仪分析了Co钴基合金熔覆层的组织结构 ,比较了熔覆层两道之间搭接重熔区与非重熔区的组织特征。结果表明 ,熔覆层的初生相为γ -Co枝晶 ,枝晶间为γ -Co Cr2 3C6 共晶 ;熔覆层与基体交界具有快速定向凝固特征 ,晶粒生长方向为垂直于界面 ,而表层则倾向于平行激光扫描方向 ;熔覆层两道搭接重熔区界面部分晶粒的结晶方向继承了第一道的结晶方向     

2Cr13钢表面激光熔覆Co基合金组织及其性能

采用横流连续波2kW CO2激光在2Cr13不锈钢表面进行激光熔覆处理,对熔履层的组织结构、磨损及高温和PbSO4盐热腐蚀性能进行了系统研究。试验结果表明,表面激光熔覆Co基合金后,其耐磨粒磨损性能、高温PbSO4盐热腐蚀性能均提高了2.5倍以上,熔覆层的热腐蚀机制是沿晶腐蚀及硫化-氧化循环进行造成的剥落型腐蚀破坏。     

激光熔覆与热喷涂镍基合金涂层的微观组织和性能

利用热喷涂和激光熔覆技术分别制备了镍基涂层,采用显微组织和显微硬度法对两种涂层进行了对比研究。结果表明:两种工艺得到的涂层组织基本相同,主要包括-γN i固溶体、硼化物、碳化物+镍γ-固溶体共晶以及合金渗碳体等金属间化合物,热喷涂涂层组织中未形成共晶体;两种涂层的平均硬度均高于基体,均达到了表面强化的目的。     

激光熔覆Co基合金＋W工艺与组织结构特征研究

利用２ｋＷ的ＣＯ２激光器在Ｑ２３５钢表面熔覆Ｃｏ基合金＋Ｗ混合粉末,能够获得外观质量良好的熔覆层。激光熔覆所需最小比能随Ｗ含量的增加而增大。熔覆层的组织由γ‘－Ｃｏ枝状晶及枝晶间γ’－Ｃｏ和Ｍ７Ｃ３共晶组成,没有发现Ｗ颗粒。分析结果表明,Ｗ颗粒在Ｃｏ基合金熔体中溶解,并在Ｃｏ基合金凝固后固溶于γ‘－Ｃｏ。由于Ｗ溶解反应有热,因而使激光熔覆所需能量增加。