H13钢表面激光熔覆铁基合金粉末的工艺研究

为探究H13钢表面激光熔覆铁基合金粉末试验中工艺参数对熔覆层表面硬度和几何尺寸的影响规律并得出最佳工艺参数,试验对不同数值的激光功率、扫描速度和送粉电压所得单道熔覆层进行了表面硬度测量、显微组织观察和显微硬度测量等分析。结果表明,当扫描速度和送粉电压一定时,激光功率增加会使得熔池深度和熔覆层厚度增加,表面硬度则会先增加后降低;当扫描速度和激光功率一定时,送粉电压增加会使得熔池深度和熔覆层高度变化,表面硬度则先增加后降低。通过对峰值对应的熔覆层进行金相组织观察发现,熔覆层晶粒细小且排列紧密,并与基体形成了良好的冶金结合。熔覆层截面显微硬度分布表明,其熔覆层的平均显微硬度明显高于基体。     

激光熔覆Al和微量Al_2O_3对提高AZ91D镁合金表面性能的研究

为了提高AZ91D镁合金表面性能,实验利用5 kW横流CO2激光器在AZ91D镁合金表面熔覆了Al+微量Al2O3涂层(Al2O3的质量分数分别为2%,3%,4%,Al和Al2O3的粒度均为300目),使用激光的功率分别为1.9kW,1.5 kW,1.7 kW,扫描速率为7 mm/s,对不同激光工艺参数下获得的熔覆层组织进行了观察,用扫描电镜(SEM)对熔覆层进行了微观分析,并测试了熔覆层的显微硬度和耐磨性能。实验结果表明:当激光功率为1.7 kW~1.9 kW,扫描速率为7 mm/s时,熔覆层的显微硬度最高达320HV0.2是基体的80HV0.2的4倍,耐磨性比基体明显提高了。     

激光工艺参数对TC4合金激光熔覆熔池微观组织的影响

为了研究激光工艺参数对激光熔覆熔池凝固微观组织的影响,考察了不同工艺参数下试验件的微观组织,并测定其元素分布及维氏显微硬度。结果显示:激光工艺参数影响熔池晶粒的尺寸及生长方向;熔池凝固形成粗大β柱状晶,晶内组织由针状α′马氏体交叉形成的网篮组织构成;试验件熔覆层晶粒及晶界不同区域没有发生严重的溶质富集或贫化等偏析现象;基体、热影响区到熔覆层的显微硬度依次增大,随能量密度增大,熔覆层和热影响区的显微硬度均降低,反之,熔覆组织的显微硬度均增大。     

冷热搭接对激光熔覆涂层组织及性能的影响

通过热搭接和冷搭接两种方法,在45#钢表面激光熔覆自熔性镍基碳化钨粉末,原位自生硬质涂层,探究两种搭接方法对熔覆层组织和性能的影响。实验所采用的激光熔覆工艺参数为离焦量3mm,送粉电压7V,扫描度2mm/s,搭接率25.47%,激光功率1200W,冷搭接中每一道熔覆完成后停留20min再进行下一道加工,热搭接则一次性完成多道激光熔覆,每道间无加工停留时间;使用洛氏硬度机(HR-150DT)测量熔覆层表面硬度,通过金相显微镜对熔覆层金相组织进行观察分析,并利用显微硬度计(HVS-1000)分析熔覆层截面硬度。热搭接熔覆层洛氏硬度沿多道熔覆方向逐渐降低,而冷搭接熔覆层的平均洛氏硬度几乎保持不变,约为基体材料(HRC:22)的2.5倍;热搭接熔覆层与基体交界处存在气孔等缺陷,晶粒尺寸逐渐增大,而冷搭接熔覆层与基体冶金结合比较牢固,沿交界处垂直方向晶粒由枝状晶到等轴晶,组织性能良好;冷搭接熔覆区显微硬度分布较均匀,与基体相比提高约3倍。多道激光熔覆采用冷搭接方法,所得到的熔覆层组织和性能较好。     

45钢表面激光熔覆Fe基粉末实验研究

利用Fe基合金粉末在45号钢表面进行激光熔覆实验,通过对不同工艺参数下的熔覆层宏观外貌、表面硬度、金相组织和显微硬度进行对比分析发现,当工艺参数为:激光功率800W、扫描速度2mm/s、送粉电压12V、搭接率28.5%时,得到的熔覆层表面比较均匀平整光滑,熔覆层组织主要为晶粒尺寸细小均匀的等轴晶,其组织性能较好,熔覆层及界面处无裂纹和气孔出现,基体与熔覆层之间出现了较为明显的白亮层说明两者冶金结合比较牢固,熔覆层显微硬度分布比较均匀并且与基体相比提高了一倍,其表面机械性能得到提升,在工业生产中有着较高的研究应用价值和广阔的发展前景。     

激光重熔对镍基碳化钨涂层性能的影响

为了进一步提高自熔性镍基碳化钨涂层综合性能,利用IPG光纤激光器YLR-3000激光加工系统进行重熔实验,激光重熔工艺参数为:离焦量3mm、扫描速度2mm/s、送粉电压8V和激光功率1200W,使用洛氏硬度计、蔡司高级金相显微镜和显微硬度计分析激光重熔后熔覆层硬度及组织的影响。结果表明:通过激光重熔后,熔覆层组织致密均匀,熔覆层中上部分组织晶粒细小,晶粒得到了细化,沿熔覆层与基体交界处晶粒向外延生且呈现柱状晶及等轴晶,组织性能良好,基体与熔覆层间冶金结合比较牢固;熔覆层硬度得到提高,显微硬度分布均匀并且与基体相比提高约3倍。激光重熔可以改善镍基碳化钨涂层的微观形貌,提高其机械性能。优化工艺参数:激光功率1300W、重熔功率1200W、扫描速度2mm/s、送粉电压8V。     

激光熔覆修复45#钢模具的组织及性能研究

目的利用IPG光纤激光器YLR-3000激光加工系统,激光熔覆自熔性镍基碳化钨粉末修复45#钢模具磨破损区域。方法采用两种方法对磨破损区域进行修复,洛氏硬度机(HR-150DT)、显微硬度计(HVS-1000)和蔡司高级金相显微镜对熔覆熔覆层的表面硬度、金相组织和显微硬度分析对比。结果,在同一工艺参数(激光功率1200W、扫描速度2mm/s、送粉电压7V)下,磨破损区域选择环状进行修复较好,熔覆层宏观表面相对平整光滑,熔覆层的平均洛氏硬度约是基体平均硬度的2.5倍;熔覆层微观组织分析可知:熔覆层及界面处无裂纹、气孔等缺陷,熔覆层中上部分组织晶粒细小,沿熔覆层与基体交界处向外晶粒呈现柱状晶及等轴晶,组织性能良好,基体与熔覆层间冶金结合比较牢固,熔覆层显微硬度分布比较均匀并且与基体相比提高约3倍。结论利用激光熔覆技术修复模具磨破损区域具有应用价值。     

Q235D激光熔覆实验研究

在Q235D钢表面激光熔覆Fe基合金粉末,通过对熔覆层外观形貌、表面硬度、金相组织和显微硬度的对比分析得出了双层熔覆时的最优工艺参数,当两层工艺参数相同且均为:激光功率600W、扫描速度2mm/s、搭接率24.2%、送粉电压10V时,所得熔覆层的表面较为平整均匀,通过金相组织分析发现,基体与熔覆层的冶金结合性较好,无裂纹,并且基本无气孔出现,熔覆层的显微硬度显著高于基体且从熔覆层→过渡区→基体呈梯度降低。在两熔覆层交界处,显微硬度从界面处往第一熔覆层方向先减小后增加直到最高值,从界面处往第二熔覆层方向显微硬度呈阶梯状上升逐渐增加到熔覆层硬度的最高值,尽管两熔覆层交界处显微硬度有所降低,但是仍然大大高于基体的显微硬度,对熔覆层性能基本无影响,在工业生产中有着较好的发展前景。     

激光熔覆镍基碳化钨工艺研究

利用IPG光纤激光器YLR-3000激光加工系统,探究45#钢表面多道激光熔覆自熔性镍基碳化钨粉末最佳工艺参数。首先通过改变单因素变量,得出单道激光熔覆时最佳激光功率、送粉电压和扫描速度,进一步确定离焦量和搭接率的选取,最后进行激光熔覆梯度涂层实验。单道实验中最佳工艺参数为激光功率1200W、送粉电压7V、扫描速度2mm/s,离焦量3mm,表面洛氏硬度(HRC:60)是基体(HRC:22)的3倍;当Ni60A粉末作为底层材料时,平均洛氏硬度是基体(HRC:22)的2.5倍,熔覆层厚度均匀且熔池深度基本保持不变,第一道与最后一道熔覆层的高度差仅为0.10mm,当Fe基合金粉末作为底层材料时,高度差0.28mm;熔覆层组织晶粒的形状在扫描方向上呈现出逐渐增大,熔覆层底层与上层冶金结合很好,其组织晶粒过度连续;熔覆层上层显微硬度分布均匀,约是基体的3倍。激光熔覆梯度涂层材料且上层材料为自熔性镍基碳化钨粉末时,底层材料选择Ni60A粉末,得到的涂层成形质量更佳,最佳工艺参数为激光功率1200W、送粉电压7V、扫描速度2mm/s、离焦量3mm、搭接率25.47%。     

关于钩缓装置激光修复的工艺参数的研究

本文利用Laserline LDF4000-100型激光器在40Cr钢板上制备8620合金涂层,以熔覆层截面形貌质量作为指标,优化工艺参数,并研究了工艺参数对显微硬度的影响。结果表明,当采用激光功率2500W、扫描速度650mm/min、送粉率8%作为工艺参数进行单道熔覆时,可以获得结合强度较高、表面成型良好的熔覆层;当采用激光功率2500W、扫描速度650mm/min、送粉率8%、搭接率60%作为工艺参数进行多道熔覆时,可以获得焊道熔深合适、熔合良好的熔覆层。在一定参数范围内,激光功率增加可以导致熔覆层显微硬度下降,而扫描速度和送粉率增加则可以增加熔覆层显微硬度。     

用覆层法强化钢材表面的耐冲蚀性

冲蚀是材料的一种表面磨损失效形式，会给流体机械造成严重的损害，通过选材和热处理不能取得明显的防护效果。不过采用表面强化的手段，有希望提高钢铁材料的耐冲蚀性。本研究设计了一系列覆层配料和熔敷工艺，并对其进行了冲蚀试验，得出了有益的结论     

The Effects of Material Composition on the Quality of Ceramic-Metal Composite Cladding onto Al-alloys with a Pulsed Nd-YAG Laser

A pulsed Nd-YAG laser was adopted in this research in order to investigate the effects of ceramic–metal composite cladding processes on Al-alloys. The effects of various compositions of substrate Al-alloys and ceramic–metal composite powders on the cladding quality of high-power pulsed Nd-YAG laser cladding on Al-alloys was investigated using a constant energy intensity to isolate the materials as the variable. The cladding of a (SiC + Al-Si) ceramic–metal composite layer onto an A6061 Alalloy always caused serious shrinkage cavities within the substrate material. The cladding of a (WC + Al) ceramic– metal composite layer onto an A6061 Al-alloy significantly reduced the number of shrinkage cavities created within the substrate layer. The penetration depth of (WC + Al) cladding is, however, slightly less than that of (SiC + Al-Si) cladding.     

An analytical model of the laser clad geometry

In this paper an analytical approach to the laser cladding process has been developed and discussed. This approach has taken into account the process speed and feed rate of the powder being supplied for the estimation of clad geometry. The surface tension between the added material and the substrate is used primarily for the calculation of the clad characteristics. The theoretical results are discussed and compared with experimental data. The model is capable of predicting the clad width and depth with reasonable accuracy at low and medium process speeds.     

直接堆粉预置涂层的激光熔覆显微组织研究

在铁基材料表面采用直接堆粉预置涂层方法制备激光熔覆层,得到了消除裂纹和孔洞的熔覆层。其显微组织主要由Fe—Ni合金、WC及Fe23（C,B）6所组成,且碳化物分布较均匀。熔覆层的显微硬度相对基体有显著提高,保留了有利于提高熔覆层性能的纳米颗粒。证明用该方法制备激光熔覆层是可行的。     

航空钛合金结构件的损伤修复技术

钛合金航空结构件的应用越来越广泛,但应用传统制造技术对钛合金结构件的修理则较困难,且存在许多缺陷.综合作者的实验研究成果,本文介绍了钛合金件裂纹的激光焊接、激光熔覆修复技术;对于缺损性损伤,介绍了应用快速成型系统重建损伤结构的技术.     

激光热处理成套设备熔覆或热处理聚焦镜头的改进

对激光热处理的应用及特点进行了阐述,同时对比了激光加工设备关键部件聚焦镜头改进设计的前后情况。     

45钢送丝激光熔覆成型基础工艺

45钢送丝激光熔覆成型工艺将通过单道及搭接熔覆实验进行研究.送丝方向和角度、送丝速度、激光扫描速度和功率对熔覆质量和效率的影响将首先得到研究.搭接实验旨在研究45钢的最佳搭接率.熔道微观硬度和微观组织的研究旨在证明基于送丝技术的激光熔覆成型可得到致密的金属组织,为后续激光熔覆修复和激光熔覆快速成型打下基础.     

预热对激光熔覆成形BT20合金影响

在不同预热温度下,利用激光熔覆成形技术制造出BT20合金试件,通过金相组织观察,发现熔覆层合金样件的显微组织主要为较为粗大的β柱状晶组织及晶内细小针状α组织,随着预热温度的升高,熔覆层内初生α相有所增大,经显微硬度测试发现基板无加热得到的熔覆层显微硬度高于施加预热基板得到的熔覆层,且施加预热工艺得到的熔覆层显微硬度随着预热温升高度而略有下降。分析是由于通过预热基板,使得预热温度高的熔覆层冷却速度较预热温度低的熔覆层有所减缓,致使细针状组织随之减少从而使显微硬度有所降低。     

激光熔覆技术的发展现状及展望

通过对国内外激光熔覆技术现状的研究,概括了激光熔覆技术的适用材料,工艺流程及发展优势,以及激光熔覆技术在现阶段的发展动态及存在的问题,最后探讨了激光熔覆技术的发展前景。     

Hydrogen measurement during steam oxidation using coupled thermogravimetric analysis and quadrupole mass spectrometry

An analytical technique is presented with the goal of measuring reaction kinetics during steam oxidation reactions for three cases in which obtaining kinetics information often requires a prohibitive amount of time and cost. The technique presented relies on coupling thermogravimetric analysis (TGA) with a quantitative hydrogen measurement technique using quadrupole mass spectrometry (QMS). The first case considered is in differentiating between the kinetics of steam oxidation reactions and those for simultaneously reacting gaseous impurities such as nitrogen or oxygen. The second case allows one to independently measure the kinetics of oxide and hydride formation for systems in which both of these reactions are known to take place during steam oxidation. The third case deals with measuring the kinetics of formation for competing volatile and non-volatile oxides during certain steam oxidation reactions. In order to meet the requirements of the coupled technique, a methodology is presented which attempts to provide quantitative measurement of hydrogen generation using QMS in the presence of an interfering fragmentation species, namely water vapor. This is achieved such that all calibrations and corrections are performed during the TGA baseline and steam oxidation programs, making system operation virtually identical to standard TGA. Benchmarking results showed a relative error in hydrogen measurement of 5.7–8.4% following the application of a correction factor. Finally, suggestions are made for possible improvements to the presented technique so that it may be better applied to the three cases presented.