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。     

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     

液压立柱铁基合金激光熔覆层组织及耐腐蚀性能分析

为提升液压立柱27SiMn钢在矿井下的耐腐蚀性能,利用半导体光纤耦合激光器在27SiMn钢基材上进行铁基合金粉末多道搭接熔覆,对制得的铁基合金熔覆层横截面宏观形貌、显微组织、耐腐蚀等级和腐蚀机理进行研究分析。结果表明,在以稀释率为主要考虑指标,2 000 W的激光功率、15 g/min的送粉速率、6 mm/s的扫描速度和50%搭接率的工艺参数下,可以制得最佳稀释率和宏观形貌良好的熔覆层。熔覆层中上部生长的树枝晶具有明显的方向性,熔覆层的耐腐蚀等级相较于基材提升了2级,重度腐蚀区为晶间腐蚀,耐腐蚀性能相较于基材显著提升。研究对液压立柱修复强化工程实践具有重要指导意义。     

高铬铁基合金激光熔覆层的实验研究

在45钢基板上激光熔覆高铬铁基合金耐磨层,获得了合理的工艺参数.对熔覆层进行了金相分析,研究了其回火特性,进行了回火前后的磨损对比试验,测定了熔覆层层深显微硬度的变化,用扫描电镜分析了磨损面.研究表明熔覆层组织均匀细小,450℃回火后激光熔覆层的耐磨性提高了近6倍.     

镍基合金激光熔覆层组织特征研究

利用同步送粉法在Q235低碳钢表面激光熔覆了镍基合金涂层.用扫描电镜、X射线衍射仪、能谱仪、显微硬度计对熔覆层的微观组织、物相组成、成分分布及显微硬度进行了测定与分析.结果表明:在激光功率3kW,扫描速度300mm/min,光斑直径3mm等工艺条件下的激光熔覆质量良好,无气孔、裂纹等缺陷,且与基材呈良好的冶金结合;熔覆...     

铁基合金激光熔覆层组织分布及开裂敏感性研究

在45#钢基底上进行了铁基合金粉末激光熔覆实验。利用扫描电镜观察了熔覆层横断面的金相显微组织形态,对组织的不同特征部位进行了EDS能谱分析,使用X射线衍射仪对熔覆层进行物相分析。结合熔覆层的组织成分分布和激光熔覆过程中组织凝固的特点,分析得到熔覆层中存在少量的Si和B与Fe、Cr、Ni、O结合形成的低熔点共晶,低熔点共晶分布在晶界,尤其是夹杂在熔覆层表层部分,成为裂纹源。调节熔覆材料的成分,减少低熔点共晶产生,可以有效抑制熔覆层的裂纹敏感性。     

纳米Al2O3/Ni基合金复合材料激光熔覆层组织

采用横流5kW CO2激光，在Ni基高温合金表面制备了纳米Al2O3／Ni基合金复合材料激光熔覆层。利用光学显微镜、扫描电镜(SEM)及附件(EDS)分析了熔覆层的快速凝固组织、成分及纳米颗粒的分布。结果表明，未加纳米Al2O3时界面区为垂直于界面、定向生长的柱状树枝晶组织；加入纳米Al2O3后，熔池凝固结晶组织形态发生变化，由细长的柱状树枝晶逐步过渡为较短的树枝晶；当Al2O3的加入量为1％时，熔覆层与基体的界面区不出现定向生长，整个断面呈现等轴枝晶组织；纳米Al2O3促进固液界面前沿形核，纳米Al2O3附着在晶体生长的前沿，阻碍晶体的长大，凝固组织得到显著细化；纳米Al2O3颗粒抑制了熔覆层裂纹的形成。     

V2O5和工艺参数对镍基合金激光熔覆层裂纹敏感性的影响

在激光熔覆NiCrBSiC自熔合金粉末中添加不同含量的V2O5,通过改变激光功率、扫描速度、预涂厚度,进行了不同工艺条件下的单道及多道搭接试验.实验表明,V2O5的含量、激光熔覆的工艺均对熔覆层的形貌、组织、性能以及降低裂纹的敏感性有明显的影响.通过各个试验样品的对比分析,探讨了工艺和粉末成分对熔覆层性能及裂纹敏感性的影响,分析了多道搭接裂纹的分布规律及影响因素.     

TiO2对铁基合金激光熔覆层组织和性能的影响

在 4 5 #钢基底上进行了铁基合金和铁基合金加TiO2 的激光熔覆对比实验。采用渗透法观察熔覆层表面裂纹 ,利用金相显微镜和扫描电镜观察熔覆层横断面的显微组织 ,使用X射线衍射仪对熔覆层进行物相分析 ,并测试了熔覆层横断面的硬度分布和熔覆层的摩擦磨损性能。结果表明 ,在一定的工艺条件下 ,添加适量的TiO2 ,可以获得成形良好、无裂纹、组织致密均匀、耐磨性好的高质量铁基激光熔覆层。适量的TiO2 可使涂层共晶体数目增多且分布均匀 ,组织细化 ,裂纹消失 ,在降低涂层裂纹敏感性的同时仍保持涂层的硬度和耐磨性不降低。TiO2 对铁基熔覆层性能改善的原因是 :适量TiO2 的加入 ,在涂层中可形成Cr13Fe35Ni13Ti7金属间化合物 ,熔覆层组织由亚共晶组织转变为性能较好的伪共晶组织 ,且由于高熔点的Ti硼化物的析出 ,提高了形核率 ,使组织颗粒细化、均匀。     

激光熔覆铁基合金涂层的高温氧化性能

通过在Fe基合金粉末中添加Cr3C2的方法,在35CrMo钢表面激光熔覆制备抗高温氧化Fe基合金复合涂层。采用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)等分析手段对激光熔覆层600℃氧化100h后的氧化膜形貌及成分进行分析,研究不同Cr3C2含量对抗高温氧化性能的影响。结果表明,激光熔覆Fe基合金涂层组织均匀致密,与基体结合良好,无裂纹、气孔等缺陷。在600℃下,Fe基合金涂层和添加Cr3C2的Fe基合金涂层的抗高温氧化性能均明显优于基体,其累计氧化增重及增重速率远远小于基体。Fe基合金熔覆层600℃氧化后表面形成了FeCr2O4尖晶石氧化物,具有较好的抗氧化能力。由于添加的Cr3C2熔覆过程中发生分解,使熔池中Cr元素含量提高,高温下试样表面形成连续完整的Cr2O3氧化膜,故添加Cr3C2的熔覆层的抗高温氧化性能提高。     

钛合金表面激光熔覆Ti C复合涂层的设计

钛合金具有比强度高、耐腐蚀性能好等优点, 但其硬度低、耐磨性能差, 限制了它在航空工程摩擦构件和生物医学工程上的应用。研究自行设计了3种预涂粉层的成分, 采用HL-5000型横流CO2激光加工机在TC4钛合金表面相应地制备了TiC+Ti、 TiC+Ti+ F102和TiC+ F102 3种熔覆层。通过SEM, EDAX, XRD, HXD-1000TMC型显微硬度计, HT-600型高温摩擦磨损试验机, 分析了熔覆层的显微组织、成分、物相, 测试了激光熔覆层的显微硬度和滑动摩擦磨损性能。结果表明: (TiC+Ti+ F102)和(TiC+ F102)熔覆层有可能用于航空结构材料;而(TiC+Ti)熔覆层有希望用于生物医学功能材料, 但仍需作进一步的研究。     

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。     

Nb4Si含量对激光熔覆Ti-Fe合金涂层组织和性能的影响

采用激光熔覆技术,在TA15钛合金表面制备了具有不同Nb4Si添加量的Ti-Fe合金涂层。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、显微硬度计、纳米压痕仪和摩擦磨损试验机,系统研究了Nb4Si含量对合金涂层组织和性能的影响规律。研究结果表明,不同Nb4Si含量的Ti-Fe合金涂层皆主要是由β-TiNb树枝初晶和β-TiNb+TiFe共晶组织所构成。但有所不同的是,随着Nb4Si添加量的增加,涂层中共晶组织的数量呈现出先增后减的变化趋势,即在Nb4Si添加量为2.0%(粒子数分数,下同)时,共晶组织的数量为最多,且在Nb4Si的添加量超过0.5%时,涂层中开始有少量的β-(TiNb)5Si3相形成。由于受共晶组织增强作用的影响,在Nb4Si添加量为2.0%时,合金涂层的硬度、减磨性和耐磨性能为最高,而弹性模量为最低。     

奥氏体不锈钢激光熔覆镍基复合涂层高温磨损行为

为了提高奥氏体不锈钢的高温耐磨性能,采用中空激光熔覆技术在1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢表面制备出以(Cr,Fe)7C3为增强相,-γ(Ni,Fe)固溶体为基体的高温耐磨复合涂层。分别在室温、300℃和600℃时测试了涂层和不锈钢基体的干滑动磨损性能,并讨论了其磨损机理。结果表明,涂层的耐磨性能明显优于不锈钢基体。室温时,不锈钢的磨损机理为粘着磨损,涂层为磨粒磨损;300℃时,不锈钢的磨损机理为粘着磨损和磨粒磨损,涂层为粘着磨损;600℃时,不锈钢磨损表面出现脆性断裂、塑性变形及严重氧化,涂层表面发生轻微的磨粒磨损和粘着磨损。由于摩擦抛光作用和均匀连续转移膜的形成,涂层在600℃时的耐磨性能高于300℃。     

镁合金表面激光熔覆Cu-Zr-Al非晶复合涂层

采用激光熔覆技术在镁合金表面制备了Cu-Zr-Al非晶复合涂层。研究结果表明,非晶复合涂层主要是由非晶及Cu10Zr7和Cu8Zr3相构成,其中非晶相的摩尔分数约为60%。涂层结合区与基体之间的结合形态为非平直晶面型;热影响区由细小的α-Mg -βMg17Al12过饱和固溶体构成;由于高的铝含量增加了热影响区应力腐蚀敏感性,致使在金相腐蚀时其内部局部区域及与熔覆层结合处产生裂纹。在非晶相和金属间化合物复合作用下,复合涂层具有高的硬度、弹性模量、耐磨性和耐蚀性。     

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。     

激光熔覆制备CrNiAlCoMoBx系高熵合金涂层的组织与性能研究

为了拓展激光熔覆制备高熵合金涂层在材料表面改性中的应用, 本文利用激光熔覆的方法在45#钢基体上制备了成形质量良好的CrNiAlCoMoBx系高熵合金涂层, 并研究了激光熔覆工艺参数和B含量对涂层成形质量、微观组织结构和硬度的影响。结果表明: 在优化的工艺参数下, 可以得到表面形貌良好的CrNiAlCoMoBx系高熵合金涂层, 涂层与基体呈良好的冶金结合, 涂层由枝晶和网状共晶组织组成, 均匀致密, 最高硬度达到950 HV0.2, 平均硬度可达700 HV0.2, 是基体45#钢硬度的3倍。随着B含量的增加, 裂纹减少, 硬度有所降低, 但始终在600 HV0.2以上; 涂层的干摩擦磨损性能优于H13钢; 在3.5%NaCl电解液中耐腐蚀性良好, 与304不锈钢相当。     

宽带激光熔覆粉末有效利用系数的分析

推导出激光熔覆过程中粉末有效利用系数表达式 ,并利用金相法检测的相关参数对粉末有效利用系数进行了计算。结果表明 :单位时间、作用时间、单位长度熔覆层粉末有效利用系数具有相同的方程形式 ,均随扫描速度的增加而增大 ,随送粉速率的增大而增大     

激光熔覆NbC/Ni60合金复合涂层的组织与性能

利用激光熔覆在45钢基体上制备了NbC颗粒增强的Ni60合金复合涂层。结果表明,复合涂层的组织由γ-Ni奥氏体枝晶、枝晶间的共晶、M₂₃C₆、NbC、和少量的CrB相等组成。NbC颗粒是在激光熔覆过程中原位合成的,其形貌为不规则的块状或花瓣状。原位合成NbC颗粒增强的Ni60合金激光熔覆涂层的显微硬度可达HV0.2 1 000左右,相比于纯Ni60合金涂层,复合涂层的显微硬度提高了约38%。并且,通过激光熔覆（Nb+C）/Ni60混合粉末成功修复了2Cr13材质汽蚀的汽轮机叶片。