Al319激光表面合金化

用激光表面合金化的方法加入Ni、Cr等成分在铝合金基体材料表面形成具有良好耐磨性能的合金化层。实验首先将合金粉末调和后涂于试样表面,用CO_2激光以不同功率、不同的光斑移动速度对徐层进行激光合金化处理。分析结果表明,工艺参数极大地影响合金化效果;可得到显微硬度达1400HV的高度硬化层;选用合适的功率、光斑运动速度及预涂层厚度可得到单道轨迹、多道搭接及整个试样表面的无气孔、裂纹缺陷的组织细密的合金化层;层内主要强化相为AlNi和多种Al/Ni金属间化合物。最终得到的全试样表面合金化层的硬度比基体高60—100HV,耐磨性比基材提高3—5倍。     

激光冲击20CrNiMo钢表面微造型摩擦学性能研究

为了探索激光冲击20CrNiMo钢表面微造型摩擦学性能,从表层微观结构和表面宏观形貌两个角度,研究了激光冲击强化的方法对20CrNiMo钢表面摩擦磨损性能的影响。采用激光以不同搭接率搭接冲击20CrNiMo钢,用透射电子显微镜观察激光搭接冲击20CrNiMo钢试样表层微观组织结构,取得了试样表层晶粒状态的照片;采用CETR UMT摩擦磨损试验机对其进行摩擦磨损试验,取得了试样表面摩擦系数和磨损量的数据。结果表明,激光冲击强化作用可以导致20CrNiMo钢试样表层晶粒细化,在磨损过程中,晶粒细化层明显抑制表面疲劳磨损的产生,从而提高其耐磨性能;激光冲击搭接率越高,金属材料表面的摩擦磨损性能越好。     

油管和套管激光表面强化工艺参数的优化研究

选择不同的工艺参数对油田常用的３种材质的油管和套管进行激光表面强化处理,测量强化层的表面硬度,最大硬度及最大硬度出现的位置等参数,从而确定出不册材质的最佳激光表面强化工艺参数。     

激光合金化工艺在磨损旧辊道及新辊道制造中的应用

用堆焊工艺和5KW横流CO2激光器对报废辊道进行堆焊修复和激光表面合金化加工试验,得到了均匀、细化、碳化物高度弥散分布的金相组织,合金化层硬度可达HRC61～63,对工作面产生了显著的强化效果.试验表明,经激光合金化处理的辊道具有良好的表面硬度和耐磨性,并对原始组织缺陷有抑制作用.在辊道的制造中应用激光合金化技术,能延长辊道在线时间,对降低轧钢成本具有重要意义.     

激光冲击强化对TC17微观组织和表面硬度的影响

为了研究激光冲击次数和冲击能量对TC17钛合金微观组织和表面硬度的影响,采用不同的工艺参量对TC17钛合金进行了激光冲击强化处理。TC17钛合金在激光冲击后,表面形成了剧烈塑性变形和高密度位错,冲击过程中位错发生增殖、塞积、缠结等现象,单脉冲冲击形成的微凹坑的深度最大可达21.4μm;脉冲能量为5J、搭接冲击次数从1次增加到4次时,材料的表面硬度相比母材的增幅分别为8.3%,17.2%,24.3%和24.5%;5J和7J冲击1次时,表面硬度相比母材增幅分别达8.3%和14.2%。结果表明,随着冲击次数和脉冲能量的增加,TC17材料表面硬度随之增加,激光冲击强化使材料表面产生高密度位错,这是其表面硬度增加的关键原因。     

Cu材料激光表面强化研究

采用激光技术对Cu基材进行表面强化处理。使用扫描电镜(SEM)、电子能谱计(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对强化表面进行显微组织和物相分析,并测试了样品的显微硬度、耐磨性能和导电性能。结果表明,激光强化层无裂纹,组织细小均匀、呈快速凝固特征,强化层具有较高的硬度(平均硬度为625HV0.1)和良好的耐磨性,其磨损失重仅为纯Cu基材的1/5,而激光表面强化使导电性略微降低。激光表面强化层硬度和耐磨性的提高可归因于颗粒强化、细晶强化和固溶强化的共同作用,而导电性的降低程度主要受稀释率的影响。     

光纤激光送丝熔覆修复工艺研究

采用光纤激光器在不锈钢表面进行侧向送丝熔覆修复实验,系统地研究了激光工艺参数对熔覆道形貌影响并确定合适的多道搭接率取值范围,为多道多层送丝激光熔覆修复技术应用提供指导。结果表明:影响熔覆道宏观成形和形貌参数的激光工艺参数主要有激光功率、扫描速度和送丝速度,离焦量的影响相对较小,当激光能量密度为100J/mm2,熔丝率为39.44×10-6 g/J时,可得到稳定平滑的熔覆道;合适的搭接率变化范围为45%~53%,此时多道单层熔覆层表面平整度在100μm以下。     

激光清洗Q345钢表面氧化层的数值模拟

为了探索激光搭接率和激光平均功率等物理参数在激光清洗时对Q345钢表面氧化层温度场分布和烧蚀深度的影响。本文针对钢铁产业工程中常用材料Q345钢表面的氧化层开展激光清洗过程模拟研究。首先对Q345钢表面氧化层进行物理化学性质分析,从而建立氧化物和基体的激光清洗分层模型。接下来借助COMSOL Multiphysics软件,将Q345钢激光清洗模型进行网格划分和瞬态研究,并用实验来验证,从而得出激光参数对清洗温度场和清洗深度的影响。结果表明光斑搭接率对温度场影响不大,但随着搭接率的提高,烧蚀深度越深。而激光平均功率越大,温度场峰值越高,烧蚀深度也显著加深。该研究结果可为激光清洗氧化层的工艺研究提供理论参考。     

光斑搭接率对GH3030合金表面积碳及氧化物清洗质量的影响

采用200 W的纳秒脉冲光纤激光器对GH3030镍基高温合金表面积碳及氧化物进行了激光清洗实验研究,分析了激光光斑搭接率对清洗表面形貌、元素成分、相组成、表面粗糙度以及显微硬度的影响。结果表明：随着激光光斑搭接率从58.33%增大至70.83%,碳元素和氧元素含量均呈现先降低后升高的趋势,镍元素含量则先升高后降低,表面粗糙度先减小后增加。当光斑搭接率为66.67%时,碳元素和氧元素含量均下降到最低值,分别为5.01 wt%和1.40 wt%。同时,镍元素含量达到峰值,为72.96 wt%,表面粗糙度Ra减小至0.229μm,Rz减至1.47μm。改变激光光斑搭接率不会对GH3030高温合金的表面显微硬度产生显著影响。     

激光熔覆工艺参数对Fe W B熔覆层质量的影响

采用激光熔覆技术在65Mn钢表面熔覆FeW B三元硼化物熔覆层。通过单道熔覆与单层多道熔覆实验,探究激光功率、扫描速度、送粉速率、搭接率对熔覆层质量的影响,获得优化激光工艺参数组合。并通过光学显微镜、X射线衍射仪和维氏硬度计对熔覆层进行分析。结果表明:工艺参数对熔池高度与熔池宽度的影响程度由小到大排列为:送粉速率、扫描速度、激光功率,对维氏硬度的影响程度由小到大排列为:扫描速度、送粉速率、激光功率。获得的最优工艺参数组合为:激光功率800W,扫描速度3mm/s,送粉速率4 g/min,搭接率50。此时熔覆层的维氏硬度均值为7579 HV,是基材的35倍。熔覆层与基材冶金结合良好,其微观组织由枝状晶、胞状晶和柱状晶组成。     

模切辊激光表面淬火的研究

用连续波CO2激光束对50#钢模切辊进行了激光表面淬火试验,研究了淬火层的显微组织及硬度分布.结果表明,50#钢模切辊经激光表面淬火后,硬化层组织由细小的位错马氏体及少量的残余奥氏体组成;模切辊变形很小,且表面硬度高,整体硬度分布较为均匀,能够达到技术要求.采用激光淬火技术对50#钢模切辊进行表面强化是可行的.     

激光表面硬化预涂层用89-1涂料的研究

研究了一种CO2激光表面硬化预涂层用的涂料,并将之用于凸轮轴等金属材料的激光表面硬化处理,检测了硬化层的热穿透深度、硬度、表面粗糙度等。实验表明,这种涂料具有吸收效率高、导热速度快、热化学稳定性好、表面涂层无烧蚀、无溅射、易去除以及其价格低廉、无毒、无害、无污染等优点,完全满足激光表面硬化要求。     

40CrNiMoA齿轮激光表面强化及抗疲劳性分析

对40CrNiMo齿轮进行了激光表面强化处理,用SEM和TEM对处理试样显微组织进行了分析,测试并分析了其显微硬度,并进行了抗疲劳性现场试验,结果表明:40CrNiMo激光淬火后其组织由淬硬层、过渡区和基体组成,淬硬层组织为细小的板条马氏体和针状马氏体,层深约1.5mm,过渡区为马氏体和索氏体混合组织,基体为回火索氏体。淬硬层表面硬度比常规淬火硬度有所提高。40CrNiMo激光淬火齿轮比20Cr2Ni4渗碳淬火齿轮疲劳强度提高约10%。     

合金铸铁光束相变硬化层的组织和硬度

采用５ｋＷ光束加热设备对珠光体合金灰铸铁进行了表面相变硬化处理。研究了相变层的组织和硬度特征,以及光束能量参数对相变层组织和硬度的影响规律。实验结果表明,合金铸铁光束表面相变硬化层由与基材相邻的不完全相变区及表面完全相变区组成。完全相变区的组织是马氏体,随能量密度提高马氏体针片尺寸增加,硬度降低。不完全相变区是残余珠光体与托氏体型珠光体的混合组织,其硬度较完全相变区显著下降。采用光束相变硬化处理可在灰铸铁表面获得深度 ０．２ｍｍ以上,硬度近 ９００ｋｇ／ｍｍ２的强化层。     

激光表面处理浮动油封密封环的工艺研究

介绍了浮动油封的工作原理和激光表面处理工艺.采用CO2激光对45#钢激光表面淬火后,其变形很小,表面硬度很高,能够达到浮动油封工作的技术要求.     

圆片冲头零件激光淬火工艺实验

对药物冲头零件采用激光淬火及其淬火后机械加工工艺参数优化进行了综合研究.用2kW CO2激光器对医药系统的4mm～5.5mm圆片冲头的工作面进行激光淬火,淬火深度为0.7mm,其主要组织为细小马氏体.结果表明,零件的强度、韧性、耐磨性、抗冲击性、使用寿命均有提高.介绍了利用激光淬火改善材料组织、减少变截面应力产生、防止机械加工时裂纹的产生、提高零件综合机械性能的方法.     

一种大功率激光加工用新型宽带光斑成形抛物面镜

介绍了一种大功率激光加工用新型宽带光斑成形抛物面镜的设计原理和实验结果.根据几何光学原理,采用光线追迹的方法对该抛物面镜的光斑进行分析,证明通过抛物面镜反射聚焦后,能够将原始圆形激光束整形为光强分布均匀的窄条形光斑.并利用该新型抛物面镜及横流CO2激光器,对45#钢进行了激光相变硬化研究,测量了淬火带尺寸和淬硬层深度,并对硬化层形貌及其金相组织进行了观察和分析.结果表明,当激光器输出功率为3 kW,窄条光斑长度12 mm,扫描速度15 mm/s时,该45#钢淬硬层硬度值可达540～580 HV0.3,是非淬硬层的3.5～4倍.淬硬层深度约为1 mm,单道淬火宽度10 mm以上,硬化层分布均匀.     

U74钢轨表面激光淬火工艺及其对耐磨性的影响

本文研究了U74钢轨表面激光淬火工艺及其对表面耐磨性能的影响。激光淬硬层分为表面过热区、均匀相变区和过渡区。淬硬层深度约为0.5-0.8mm，单道淬火宽度约4mm，表面硬度可达Hv850-Hv1000，淬硬层组织为高碳马氏体，细晶混合马氏体和少量奥氏体。激光淬火造成的组织细化和大量高碳马氏体的形成是硬度提高的主要原因。在扫描速度为6mm/秒，离焦量60mm的条件下，U74钢轨表面激光淬火的最佳功率约为1.8kW。在该功率下，可以获得最高硬度、最大硬化层深度和最佳能量利用系数。摩擦学试验表明，经过激光淬火，钢轨表面的耐磨性能有了明显提高。     

快速轴流CO2激光器激光相变硬化处理HT250的研究

用快速轴流CO2 激光器对HT2 5 0进行激光相变硬化处理 ,优化出处理HT2 5 0所需的合理工艺参数匹配 ,并从硬化带尺寸、微观组织形态、硬化带内硬度分布等方面分析了快速轴流CO2 激光器进行激光相变硬化处理过程中 ,工艺参数对硬化区的影响 ;实际试验证明只要工艺参数选取适当 ,轴流激光器也可用于热处理 ;实验中发现当用某些参数处理材料时 ,由于表面张力的作用 ,试样的表面精度有所提高。根据试验结果拟合出所有工艺参数中两个最重要参数 :激光功率密度 q ,激光扫描速度V 的关系曲线 ,给出了相应的公式     

激光淬火与中频感应淬火对比研究

利用摩擦磨损实验机对45CrNi钢开展了激光淬火和中频感应淬火摩擦磨损对比实验研究，并利用扫描电镜(SEM)、投射电镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)等设备对两种淬火试样硬化层进行了微观分析。结果表明，在载荷50～250 N条件下，激光淬火试样的耐磨性比中频感应淬火试样提高了4%～21%;中频感应淬火试样的摩擦系数略大于激光淬火试样的摩擦系数。两者的主要磨损形式均为磨粒磨损，但中频感应淬火试样磨损后表面犁沟的深度和宽度大于激光淬火试样表面犁沟的深度和宽度。两种淬火方法淬硬层均为板条马氏体和少量针状马氏体的混合组织，但中频感应淬火淬硬层有大量的碳化物析出，碳化物含量多且碳化物颗粒大、残余奥氏体多。