氩弧熔覆技术特点及研究现状

综述了表面熔覆技术以及氩弧熔覆技术的特点,具体介绍了氩弧熔覆技术制备铁基和镍基涂层的组织和性能。并指出氩弧熔覆层显著提高了基体的硬度和耐磨性,给出氩弧熔覆技术在实际工作中应用的实例。     

TiC增强铁基熔覆层制备方法的研究进展

系统地论述了TiC增强铁基熔覆层制备的原理,当前国内外制备该熔覆层所使用的方法以及这些方法用于熔覆层制备的情况,所制得的熔覆层存在的缺陷和改进的途径.从文献来看激光熔覆、等离子熔覆、钨极氩弧为该熔覆层主要的3种制备方法,着重介绍了这3种方法的原理以及当前的研究情况.对稀土改进熔覆层性能和质量的情况也作了描述.最后指出了当前熔覆层制备存在的问题和发展前景.     

氩弧熔覆Fe—Cr—Si—B系熔覆层的物相分析

采用氩弧熔覆工艺在Ｑ２３５基材上熔覆Ｆｅ－Ｃｒ－Ｓｉ－Ｂ系列合金,获得良好的,具有较高硬度和耐磨性的熔覆层。对熔覆层的显微组织,硬度,耐磨性,物相形貌和相结构等进行分析,确定了不同条件下熔覆层中产生的物相种类。     

活性剂对氩弧熔覆硼化物涂层耐磨性的影响

在Q235钢表面进行氩弧熔覆,并添加活性剂SiO2进行活性氩弧熔覆的研究。采用活性氩弧熔覆技术工艺,制备出添加8%B4C的熔覆层。采用光学显微镜观察了熔覆层的显微组织,测定了熔覆层的相组成,分析了硬质相的物质组成和熔覆层的硬度,测试了熔覆层的耐磨性。结果表明,添加活性剂后的熔覆层组织结构发生了改变,其耐磨性与未添加活性剂的相比提高了近1倍。     

氩弧熔覆Ni—SiC熔覆层组织与性能研究

用Q235作基材,将不同比例的Ni35B和SiC粉末加水玻璃调浆后涂在基材上,烘干后进行氩弧熔覆,在金属表面形成熔覆层;对熔覆层的组织和性能进行了观察分析和测试.结果表明,金属表层显微组织发生了根本转变,表面硬度高达55HRC.配方中加入SiC的最佳比例为70%.     

氩弧熔覆Ni35B—SiC层的强化机制

采用氩弧熔覆工艺在Ｑ２３５基材上熔覆Ｎｉ３５Ｂ－ＳｉＣ,获得硬度和硬磨性高的熔覆层。显微组织、相组分形貌和相结构分析证明熔覆层强化机制是：γ－Ｎｉ５Ｓｉ２相弥散强化、γ－Ｎｉ基体上共格析出γ－Ｎｉ３Ｓｉ强化和Ｃ、Ｃｒ、Ｂ固溶强化的共同作用。     

铸钢零件激光熔覆修复试验研究和工程应用

铸钢零件在船舶和舰艇中被大量使用,用电弧和氩弧等堆焊方法对其进行修理非常困难,激光熔覆技术是修理这类零件的好方法.对铸钢零件激光熔覆修复技术进行了试验研究,通过金相分析,研究了激光熔覆层组织的生长规律,采用粉末梯度变化技术,克服了激光熔覆修理铸钢零件易出现裂纹的难题,同时又能满足对零件表面高强度和高硬度的要求.在试验研究取得成功的基础上,对应用于船舶的锚链轴铸钢零件进行了激光熔覆修复并取得成功.     

氩弧熔覆WC＋Ni3Si/Ni基复合涂层的组织与耐磨性

以Ni粉、Si粉、WC粉为原料,采用氩弧熔覆技术,在Q235钢表面制备出由WC、Ni3Si增强的Ni基耐磨复合涂层.利用XRD和SEM分析了氩弧熔覆层的相组成及显微组织,并测试了氩弧熔覆层的显微硬度和磨损性能.结果表明,熔覆区的组织是在Ni基体上均匀地分布着WC颗粒和Ni,Si枝晶,显微硬度最高可达1400 HV0.2;复合涂层中存在颗粒强化、细晶强化和同溶强化等多种强化作用,大幅度地提高了Q235钢的耐磨性能.     

铝合金表面激光熔覆研究进展

激光熔覆通过激光加热使熔覆材料与基体形成冶金结合的高质量熔覆层,是一种有效的表面改性技术。 铝合金因其硬度低、耐磨性差导致其无法满足对表面性能要求较高的领域,限制了其更广阔的发展。 激光熔覆对铝合金表面改性有着很好的研究和应用价值,已获得国内外学者的密切关注。 目前,铝合金激光熔覆技术研究呈上升趋势,然而缺乏系统的综述介绍。 以熔覆层材料体系为核心,按照金属基合金、陶瓷增强复合材料和一些新兴材料进行分类,综述了铝合金激光熔覆的背景、工艺以及组织性能,并对铝合金表面激光熔覆发展前景进行了展望。     

45钢表面激光熔覆Ni/WC性能研究

研究了在45钢表面激光熔覆Ni60合金时,WC对熔覆层组织性能的影响,分析了Ni/WC配比对熔覆层显微硬度、耐磨性及金相组织结构的影响。结果表明,采用Ni60+30%WC合金粉末进行激光熔覆时,能得到显微硬度和耐磨性俱佳的熔覆层。     

铸造铝合金表面改性的研究进展

简述了铝合金的加工方法和表面改性的必要性。主要对表面合金化技术、表面敷层和电子束改性等技术应用于铸造铝合金表面改性进行总结。表面合金化方面介绍了激光和氩弧合金化方法在铸造铝合金表面改性方面的研究进展;表面敷层方面介绍了铸造铝合金的等离子喷涂、电化学方法的研究现状;介绍了铸造铝合金的电子束改性技术。     

在GH4133锻造高温合金叶片上激光熔覆stellite X-40合金的工艺研究

针对GH4133锻造高温合金激光熔覆stelliteX-40合金,研究了激光功率、扫描速度和粉末厚度对熔覆层形状和质量的影响。结果表明,通过优化激光功率、扫描速度和粉末厚度,可得到符合尺寸要求、熔深浅、界面结合完整的熔覆层。经过时效处理,熔覆层和GH4133基体显微硬度相同,从而保证了叶片整体性能均匀一致。     

激光熔覆层与等离子喷焊层凝固组织对比及界面特征

通过对气门密封面等离子喷焊基体上进行激光熔覆处理试样的分析,探讨了等离子喷焊层与激光熔覆层的凝固组织特征以及界面区域组织变化.结果表明,在等离子喷焊层基体上生长起来的激光熔覆层的组织更加细小,两层之间呈冶金结合,具有明显的组织遗传性.通过该实验,从微观组织方面证明了对气门密封面进行激光熔覆修复的可行性.     

9%Cr钢表面激光熔覆制备低Cr合金改性层组织及Cr含量分析

目的通过对比分析1CrMo合金激光熔覆和埋弧堆焊层中Cr元素含量分布,研究激光熔覆替代堆焊技术用于9%Cr钢汽轮机转子轴颈表面改性的可行性。方法采用与1CrMo合金焊丝成分相同的合金粉末作为激光熔覆材料,利用半导体激光熔覆系统在9%Cr钢表面制备低Cr合金熔覆层。用直读光谱仪、金相显微镜、扫描电镜和显微硬度计等仪器,分析熔覆层中Cr含量分布、熔覆层组织结构和性能,并与堆焊层进行了对比。结果利用激光熔覆技术成功在9%Cr钢表面制备了不同厚度、无缺陷的1CrMo合金熔覆层,熔覆层组织主要由铁素体和颗粒状碳化物相构成。多层熔覆层硬度在220～250HV0.3之间,与基体硬度接近。激光熔覆可有效减少基体对熔覆层的稀释,熔覆层中Cr含量降低明显,在熔覆层约2 mm厚处的Cr含量已低于2%的工作面Cr含量要求,而堆焊需8 mm左右才能达到相同的降Cr效果,激光熔覆所需熔覆层数明显少于埋弧堆焊法的堆焊层数。结论与堆焊相比,激光熔覆用于9%Cr钢汽轮机转子轴颈表面改性需熔覆层数少,表面降Cr效率更高。     

高熵合金涂层的研究进展

高熵合金涂层在工程实际应用中较传统合金具有良好的前景,对近年来高熵合金涂层的研究进展进行了概述。首先对制备高熵合金涂层的表面熔覆技术进行详细的介绍,其中包括激光熔覆技术、等离子熔覆技术、氩弧熔覆技术,分析了各表面熔覆技术的优缺点;然后总结了高熵合金涂层的组织及性能特征,涂层中相的组成包括:固溶体相、金属间化合物、纳米析出相、非晶相;性能上,高熵合金涂层由于各种效应的作用,具有高强度及硬度、优异的耐磨性、良好的耐腐蚀性及高温抗氧化性等一系列优异的性能;而后进一步分析了表面熔覆技术工艺参数对高熵合金涂层质量的影响规律、合金元素对高熵合金涂层性能的影响及热处理对高熵合金涂层相组织演变的影响;最后对高熵合金涂层的应用前景及其未来的研究方向进行展望。     

能束能场增材再制造技术的研究进展

针对再制造工程在发展和应用中面临的挑战和需求,阐述了增材再制造技术的概念,探讨了基于激光、电子束、电弧的熔敷成形技术以及电弧-激光复合熔敷、电弧-磁场复合熔敷、激光-磁场复合熔敷、双激光复合锻打成形等技术的特点及应用,重点分析了纵向磁场对电弧温度场以及旋转磁场对激光熔敷层组织的影响。结果表明：电弧熔敷成形过程引入纵向磁场,电弧中心温度降低,电弧对基体的热影响减小;激光熔敷成形铝基非晶材料过程加入旋转磁场,有利于非晶相的形成和组织缺陷的减少,熔敷层的耐蚀性和力学性能提高。最后指出能束能场增材再制造技术的发展趋势是向多能束能场及后处理复合、再制造全过程智能化和装备集成移动式方向发展。     

变形铝合金激光熔覆工艺研究

为应用激光熔覆法修复涡桨发动机螺旋桨叶腐蚀损伤，利用CO2连续激光器在LYl2基材表面进行铝基合金粉末熔覆试验。分析了激光功率、扫描速度和光斑直径等工艺参数对熔覆效果的影响，观测了熔覆层的组织特征与性能。结果表明，要获得表面平整、内部无明显缺陷的熔覆层，存在激光功率阈值；熔覆层高度和熔深以及稀释率随激光功率的增加而增大，随扫描速度而降低；熔覆层的宽度主要取决于光斑直径。熔覆层组织为均匀细小的等轴晶，靠近基体界面的位置有较大尺寸的柱状晶存在，晶轴与熔合线垂直，尺寸可达20gm以上。熔覆层的显微硬度在100～110HV之间，较基体降低约30％。     

表面熔覆工艺的成形特征及粉末有效利用率研究

目的针对激光熔覆层的表面形貌难以达到加工工艺要求和粉末利用率较低的问题,对激光熔覆铁基合金粉末中的工艺参数与成形特征的关系以及粉末的有效利用率进行研究。方法设计了激光表面熔覆试验方案,分别采用不同的工艺参数在45号钢基板上进行铁基合金粉末单道激光熔覆试验。采用正交试验法对每道激光熔覆试验的工艺参数与成形特性之间的关系进行研究。结果随着激光功率的增加,熔宽、熔深、稀释率均呈上升趋势,浸润角和熔覆层的高宽比呈下降趋势,粉末的有效利用率由12.9%上升到42.6%;随着送粉速度的增加,熔高呈现上升趋势,熔深呈现下降趋势,粉末的有效利用率由27.9%下降到14.7%;随着激光扫描速度的增加,熔宽和熔高均呈下降趋势,粉末的有效利用率先增加后下降。结论送粉速度的增加造成粉末有效利用率的降低,增加了激光熔覆的作业成本。适当增加激光功率不仅可获得更加良好的激光熔覆层形貌,也使得粉末有效利用率增加。在激光功率为450 W,送粉速度为9.6 g/min和激光扫描速度为390 mm/min的条件下,不仅可以使粉末有效利用率处于较高的状态,也可以获得良好的熔覆层形貌。以上研究结果对激光熔覆的应用具有指导性作用。     

纯铜表面氩弧熔覆TiB2/Ni复合涂层组织及耐磨性能

通过氩弧熔覆技术在纯铜表面制备TiB₂增强 Ni 基复合涂层,以改善其耐磨性能. 将钛粉、硼粉和镍粉在球磨机中充分混合,采用氩弧熔覆技术将纯铜表面预置粉末熔化制备出陶瓷颗粒增强镍基熔覆层. 采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜分析涂层的物相及涂层中陶瓷颗粒相的组成、分布及结构,利用显微硬度仪和摩擦磨损试验机测试涂层的显微硬度和耐磨性能. 结果表明,熔覆层物相主要包括γ(Ni, Cu)和TiB₂;陶瓷颗粒增强相弥散分布于熔覆层中,其中颗粒相TiB₂以六边形存在,熔覆层内部与基体界面处均无缺陷产生;熔覆涂层具有较高的显微硬度,当(Ti+B)质量分数为10%时,涂层显微硬度高达781.3 HV,与纯铜基体对比,熔覆层显微硬度提高约11.7倍;在相同磨损条件下,随(Ti+B)质量分数的增加,熔覆涂层的摩擦系数及磨损失重先减小后增大;氩弧熔覆原位自生TiB₂陶瓷颗粒增强镍基熔覆层可显著提高纯铜表面的耐磨性能.     

激光熔覆中的控制问题

激光熔覆过程中工艺参数对熔覆质量有很大的影响。着重探讨了熔覆过程中各工艺参数的闭环控制问题。采用改进的测温传感器实现对熔池温度的测量和闭环控制，采用多个传感器对熔覆层高度进行测控，熔覆成形工件的质量明显优于单传感器控制。