铁基合金激光熔覆层磨损性能研究

为了研究模具钢熔覆层在不同润滑情况下的磨损性能,采用铁基粉在40Cr钢表面进行激光熔覆。以激光熔覆层为上试样,GCr15钢珠为下试样,在HT-500磨损试验机进行摩擦磨损试验,对比熔覆层在不同润滑条件下的磨损性能,利用表面形貌仪测量磨痕深度和宽度,并计算磨损率。得到了在载荷为300g和500g时,添加润滑油后与干摩擦相比,摩擦系数分别下降了61%和97.9%,磨损率分别下降了98.7%和99.8%的结果。结果表明,在干摩擦条件下,300g载荷下的磨损性能优于500g载荷时的磨损性能,且500g载荷时发生严重磨损;在相同载荷下,润滑条件下的摩擦系数、磨损率、磨痕宽度都远小于干摩擦条件下的值;润滑条件下,磨损过程比较平稳,没有磨合期。     

激光熔覆层摩擦学特性的研究

为研究激光熔覆层的磨损性能，采用激光熔覆技术，在球墨铸铁材料表面制备原位析出颗粒增强金属基复合材料表层。以激光强化的球墨铸铁为上试样、灰铸铁为下试样，进行标准的SRV快速磨损试验。利用表面形貌仪测量配副双方的磨损深度，扫描电子显微镜（SEM）观察磨痕形貌。结果表明；激光熔覆强化层与灰铸铁配副，磨损深度分别为1．78μm、0．87μm，摩擦系数在0．067～0．085内变化，摩擦系数随摩擦时间的增加呈逐渐降低的趋势；磨损机制为微切削。     

45钢表面激光熔覆Fe901合金的摩擦磨损性能

在45钢表面制备了Fe901激光熔覆层,检测了熔覆层的组织、物相与硬度,采用干摩擦方式对激光熔覆层与45钢试样进行了摩擦磨损实验。结果表明:熔覆层组织均匀致密,组成相主要为马氏体和少量CrFeB、Cr7C3金属间化物;熔覆层的平均硬度为718 HV,显著高于基体的硬度(269 HV);45钢的磨损机制主要为磨粒磨损、疲劳剥落和氧化磨损,熔覆层的磨损机制主要为磨粒磨损;当加载载荷为10,20,30 N时,在干摩擦条件下,激光熔覆层的摩擦因数比45钢低,相对耐磨性分别为45钢的4、18、20倍,表明激光熔覆Fe901合金显著提高了45钢的耐磨性能。     

激光熔覆层中非晶组织对摩擦学的影响

使用 5k W CO2 激光器对铝合金表面的 Ni- Cr- Al涂层进行熔覆处理 .分析发现 ,熔覆层中存在大量的非晶组织 .利用差热分析 DTA 方法半定量地确定非晶组织的含量 ,并对不同非晶含量的试样与灰铸铁进行摩擦磨损试验 .结果表明 ,激光熔覆试样的磨损量非常小 ,非晶含量越高 ,磨损量越小 .激光熔覆试样的摩擦系数在油润滑条件下相差不大 ,灰铸铁的摩擦系数在磨程 2 km后趋于稳定 ,且均小于 0 .1     

钢表面激光熔覆钴基合金层的组织和耐磨性的研究

采用CO₂横流激光在40Cr钢表面熔覆不同配比的钴基合金粉末,采用摩擦磨损试验机测试试样的摩擦磨损性能。对摩擦系数以及耐磨性均较高的试样,采用微观分析及力学性能测试手段对熔覆层显微组织、物相、成分进行比较研究。结果表明:在现有实验条件下,激光熔覆层的强化相呈现网络状加弥散分布的颗粒状使裂纹或者缺陷的萌生门槛值增加,裂纹扩展速率减慢,导致钴基合金激光熔覆层的摩擦系数和耐磨性能的协同提高。     

激光熔覆Fe-Cr-Mo-Si合金涂层的组织与摩擦磨损性能

利用3 kW光纤同轴激光熔覆设备将Fe-Cr-Mo-Si合金粉末熔覆到Q235钢表面,制备出了耐磨的铁基合金熔覆层,通过金相显微镜、维氏硬度计和摩擦磨损试验机等设备研究了Fe-Cr-Mo-Si熔覆层的显微组织、硬度及摩擦磨损行为.结果 发现:Fe-Cr-Mo-Si熔覆层的显微组织均匀致密,且无气孔、裂纹等缺陷;熔覆层主要由树枝晶组成,熔覆层/Q235钢结合面处形成了细小的平面晶组织,熔覆层与基体实现了良好的冶金结合;熔覆层的平均硬度为642.2 HV,约为基体硬度的4倍;当载荷为50N时,熔覆层和基体试样的平均摩擦因数分别是0.621和0.512,熔覆层的磨损量仅为基体的14.6％;摩擦因数随载荷的增加而减小,磨损轮廓尺寸随载荷的增加而增大;熔覆层的磨损机制为磨粒磨损和黏着磨损,而基体的磨损机制以黏着磨损和疲劳剥落磨损为主.试验结果表明,在Q235钢表面激光熔覆Fe-Cr-Mo-Si合金粉末能够显著提高材料的耐磨性能.     

进给距离对激光-电复合熔覆层组织及性能的影响

本文采用“激光-电复合丝材熔覆”的方法对机械零件进行修复工艺研究。采用630不锈钢丝材在45#钢表面进行多道单层熔覆实验,研究不同进给距离对熔覆层宏观形貌、微观组织、显微硬度和耐磨损性能的影响。结果表明：随着进给距离的增加,熔覆层与基体结合面变的凹凸不平,熔覆层表面均有杂质小颗粒,熔覆层厚度减小,微观组织为混乱的等轴晶,熔覆层的平均硬度在200 HV上下浮动,摩擦系数呈现先降低后上升的趋势,磨损量与摩擦系数呈现正相关关系,观察其磨痕形貌其磨损形式主要为疲劳磨损和黏着磨损,当前实验条件下进给距离为1.2 mm时,耐磨性能最佳。     

ER9车轮材料激光熔覆层微观组织及性能研究

为提高ER9车轮材料的表面强度和耐蚀耐磨性，延长车轮的服役寿命，本团队选择在激光熔覆中应用最广泛的铁基、镍基和钴基三种自熔性合金粉末为熔覆材料，在ER9车轮钢表面进行激光熔覆试验。通过相关试验评价熔覆层的微观组织、力学性能、摩擦磨损性能和耐蚀性。结果表明：车轮钢表面激光熔覆层的显微组织均为枝晶组织和共晶组织，且组织致密均匀，与基体实现了良好的冶金结合。熔覆层的硬度显著提升，镍基合金熔覆层具有良好的拉伸强度和冲击韧性，断口呈韧性断裂特征；钴基和铁基合金熔覆层的断裂方式为脆性断裂，力学性能差异不明显。相较于基体，熔覆层具有较低的摩擦因数、磨损率与更优的耐蚀性，其中钴基合金熔覆层的硬度较高（显微硬度相比基体提高了72.8%），耐磨性最优（摩擦因数为0.31，磨损量为4 mg和磨痕深度为10.70μm），耐蚀性最好（阻抗值比基体高2个数量级）。镍基熔覆层磨损面较为粗糙且磨损率较大，减磨效果不佳，硬度和强度较弱；尽管相比铁基涂层，钴基涂层的耐磨性和耐蚀性显示出了一定优势，但前者的工程成本较低，综合效果更好。     

TC4钛合金激光表面微织构的高温摩擦磨损性能研究

采用激光微织构技术,在钛合金表面上制备了圆形微凹坑,采用HT-1000型高温摩擦磨损试验机考察了微织构试样在常温和高温下的摩擦学性能,通过对摩擦系数、磨损量、磨痕三维轮廓和磨痕形貌的分析,探讨了高温环境对微织构试样耐磨性能和磨损机理的影响。结果表明：激光微织构试样在常温和高温磨损环境下的摩擦学性能均优于钛合金基体;在高温磨损条件下,微织构试样表现出更低的摩擦系数（0.27）、更小的磨损量（1.26 mg）以及更窄更浅的磨痕轮廓;微织构试样的磨损机制从常温下的磨粒磨损和轻微氧化磨损转为高温下的严重氧化磨损。由于微凹坑的磨屑收集特性及微织构表面在摩擦载荷的作用下可形成连续致密的光滑摩擦氧化物层,因此微织构试样表现出更好的高温耐磨性能。     

激光织构化形貌对密封配副摩擦学性能的影响

为了研究表面织构化对端面密封材料摩擦性能的影响,采用Nd:YAG固体脉冲激光对GCr15钢盘表面进行了织构化处理,形成了微孔型和凹槽型两种表面形貌。在摩擦试验机上模拟端面密封形式对聚四氟乙烯环/GCr15盘进行摩擦学性能测试,并对试样表面的磨损形貌进行了分析。结果表明,在油润滑条件下,织构化试样的摩擦因数和磨损量均低于光滑试样的,且微孔型织构的耐磨性优于凹槽形的,因为凹槽型织构排列使油膜厚度不均匀,摩擦因数波动大;在干摩擦条件下,适当的织构形貌对转移膜的保持有利,同时可以捕获磨屑,减少磨粒磨损的作用。与光滑配副相比,表面织构降低了配副双方的磨损率。     

激光熔化沉积γ/NiMo近共晶合金的组织与耐磨性

以Ni-Mo合金粉末为原料,利用激光熔化沉积技术制备出主要由高硬度NiMo金属间化合物和高强韧性镍基固溶体γ组成的γ/NiMo近共晶合金,分析了合金的显微组织并在室温干滑动磨损条件下测试了合金的耐磨性。结果表明,γ/NiMo近共晶合金组织细小、均匀致密;由于NiMo金属间化合物的高硬度与γ的高强韧性配合,合金在两种滑动速度时的磨损量均较低且几乎不随法向载荷的增加而变化,表现出优异的磨损载荷特性,而摩擦系数随法向载荷的增加显著降低,特别是在较高滑动速度时合金反而具有较低的磨损量和摩擦系数。合金在滑动速度0.93 m/s,法向载荷196 N时的磨损量仅为相同条件下淬火45#钢磨损量的1/10。     

AISI 8620合金钢激光冲击强化层摩擦学特性

采用高能量激光束对AISI 8620合金钢表面进行冲击强化,利用CETR UMT-2摩擦磨损试验机对激光冲击试样表面进行磨损试验,并用扫描电子显微镜观察磨痕表面的形貌,研究激光冲击强化技术对AISI 8620合金钢耐磨损性能的影响。结果表明,激光冲击在AISI 8620合金钢表层形成残余压应力层,虽然残余压应力会降低氧化磨损和粘着磨损的抗性,但是会增加疲劳磨损的抗性,使AISI 8620合金钢试样的耐磨性提高1倍,多次冲击耐磨性能会更好。随着载荷的增加,激光冲击的AISI 8620合金钢试样的平均摩擦系数呈现先缓慢减小后缓慢增加的趋势。     

钛合金表面激光熔覆（Ti＋Al/Ni）/（Cr2O3＋CeO2）复合涂层组织写耐磨性能

为改进钛合金(Ti6A14V)的耐磨性能,应用脉冲Nd:YAG激光器进行了钛合金表面熔覆(Ti Al/Ni) (Cr_2O_3 CeO_2)复合涂层实验,分析了熔覆层微观组织,测试了熔覆层显微硬度及其在大气环境室温下的摩擦磨损性能。结果表明,熔覆层组织是在细小树枝晶和共晶基体上散布着未熔Cr_2O_3颗粒和白亮球状液析Cr_2O_3,及生成的硬化TiAl陶瓷颗粒增强相。显微硬度明显提高,最高可达1150HV,平均是基材的3～4倍。熔覆层和基材实现良好冶金结合,白亮熔合区宽度为10～20μm。激光熔覆层干滑动摩损的摩擦系数在0．2～0．3之间,磨损率比Ti6A14V标样降低约4～5倍。     

钛合金表面激光熔覆涂层的耐磨性能

为了提高钛合金的表面耐磨性能,采用MXP-2000型销盘式摩擦磨损实验机,以镍包石墨粉末为原材料,利用CO2激光器在TC4合金表面上熔覆耐磨涂层,进行钛合金及激光熔覆涂层的干摩擦磨损实验,并用扫描电镜对磨损表面进行观察和分析。实验结果表明,激光熔覆涂层的摩擦系数为0.56,与钛合金的摩擦系数基本相同,但激光熔覆涂层的磨损失重量比钛合金低接近一个数量级,说明激光熔覆涂层可以大大提高钛合金的表面耐磨性能。TC4合金的磨损机制以粘着磨损为主,激光熔覆涂层的磨损机制以磨粒磨损为主,涂层的高硬度加上涂层里的TiC增强相是其耐磨性高的主要原因。     

工艺参数对TiAl合金激光熔覆复合涂层的影响

利用预涂NiCr-Cr3C2复合粉末对-γTiAl合金(简称TiAl合金)进行激光熔覆处理,制得了以Cr7C3,TiC硬质耐磨相为增强相,以-γNiCrAl镍基固溶体为基体的复合涂层;较系统地研究了光束扫描速度对TiAl合金激光熔覆复合材料涂层组织与耐磨性能的影响.结果表明,随着激光束扫描速度的提高,涂层显微组织有细化的趋势,显微硬度有所提高,而涂层厚度则有所降低.在中等扫描速度下(2.00mm/s)获得的涂层具有最好的滑动磨损耐磨性.     

激光熔覆Al2O3/CaF2陶瓷基高温自润滑耐磨复合材料涂层组织与耐磨性研究

航空航天、热能、电力工业装备中许多在高温腐蚀性气氛条件下工作的摩擦运动副零部件,不仅要求材料具有优异的高温耐磨性与抗氧化性,同时由于高温条件下无法实现外加润滑而必须具有优异的高温自润滑性能。采用先进的表面工程手段在高温结构材料工件表面制备具有优良高温自润滑性能的先进氧化物陶瓷基高温自润滑耐磨复合材料涂层,是解决上述问题的有效方法之一。本文采用激光熔覆技术上制备出了以氧化物陶瓷Al_2O_3为基、以CaF_2为高温自润滑相的陶瓷基高温自润滑耐磨复合材料涂层,在干滑动磨损试验条件下测试了涂层的耐磨性能。结果表明,激光熔覆Al_2O_3/CaF_2陶瓷基高温自润滑耐磨复合材料中,具有优异高温耐磨性能及高温稳定性的Al_2O_3以片状初生相形式析出形成连续的基体骨架、而具有优异高温自润滑性能的CaF_2则呈球状均匀分布于基体骨架中之间;摩擦磨损试验结果表明,由于激光熔覆Al_2O_3/CaF_2陶瓷基高温自润滑耐磨复合材料集中了Al_2O_3先进氧化物陶瓷材料优异的高温耐磨性、高温抗氧化性及CaF_2高温自润滑相的优异高温自润滑性能,激光熔覆Al_2O_3/CaF_2陶瓷基高温自润滑耐磨复合材料涂层具有优异的摩擦学性能,同激光熔覆Al_2O_3陶瓷涂层相比,激光熔覆Al_2O_3/CaF_2陶瓷基高温自润滑耐磨复合材料     

激光合金化Si3N4/石墨复合涂层及其摩擦学性能研究

在 4 5钢表面激光合金化Si3 N4/石墨复合涂层 ,对合金化层的微观组织结构、显微硬度、元素含量和分布、摩擦磨损性能等进行了分析和实验研究 ,并据此对预涂层材料组成、配比和激光合金化工艺参数进行了优化。结果表明 :激光合金化Si3 N4/石墨复合材料能够获得组织均匀细密、硬度显著提高的合金化层。并且在干摩擦条件下 ,减小了金属表面的摩擦系数 ,提高了耐磨性和抗粘着的能力 ,整个摩擦过程也很稳定