氮化硅/石墨激光合金化涂层的组织结构与性能研究

为获得金属表面特别是高副接触金属表面含自润滑特性且具有高硬度耐磨特性的功能材料 ,研究了 45 # 钢表面激光合金化氮化硅 /石墨复合涂层的工艺方法、组织特征、界面形态及其形成机制 ,利用光学显微镜、扫描电镜和X射线能谱对所形成合金化层的元素分布和含量进行了分析 ,并对试样硬度进行了测定。结果表明 ,合金化层中元素Fe ,Co ,Si,C分布均匀 ;C含量达到了 15 6 9%,大部分以石墨的形式存在 ,具有一定的自润滑性能 ;但在形成合金化层的温度条件下 ,氮化硅分解严重 ;合金化层硬度提高的主要原因是Si Fe ,Co Fe固溶体的强化作用及高碳马氏体的生成和高硬度碳化物的存在。     

Si含量对激光合金化TiC/CrxCy陶瓷涂层组织性能影响的研究

实验涂层材料以亚微米级TiC和CrxCy为强化硬质相,Fe-Cr合金为其基础粘结相,并加入特定含量的Si元素,运用激光合金化技术,在球墨铸铁表面制备出高硬度的合金化层.利用XRD、SEM、EDS等分析不同Si含量激光合金化层的相组成及显微组织,并测试其维氏硬度.结果表明:激光合金化层表面平整,并与基体实现了良好的冶金结合,形成以莱氏体与马氏体为主的显微组织;随着硅含量的提高,相和组织发生了一定变化,合金化层硬度也随之提高.     

Fe_xCoCrAlCu/Q235激光合金化层组织及性能研究

采用激光合金化法在Q235钢表面制备FexCoCrAlCu(x=0,0.5,1,2)高熵合金涂层。利用X射线衍射仪(XRD)、电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和显微硬度计对激光合金化层的相结构、显微组织、化学成分和硬度进行分析。结果表明,不同Fe含量的FexCoCrAlCu/Q235高熵合金化涂层均为具有简单体心立方(BCC)结构的固溶体,合金化层与基体间呈良好的冶金结合,显微组织为典型的枝晶组织,固溶体组织中出现了成分偏析现象。激光合金化层的显微硬度远高于基材Q235钢,且随着Fe主元含量的增加,涂层显微硬度呈下降趋势。FexCoCrAlCu/Q235激光高熵合金化层由表面至基材体系的混合熵呈高熵-中熵-低熵梯度变化。     

AZ31镁合金表面激光Al合金化及性能

采用火焰喷涂及激光重熔工艺在AZ31镁合金表面制备Al合金化层,以期改善镁合金的表面性能。采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）等材料表征手段分析了合金化层显微组织结构特征,利用显微硬度计测量合金化层深度方向上的显微硬度,利用MRH3摩擦磨损实验机测试合金化层的耐磨性能。通过阳极极化实验评价了激光合金化组织的腐蚀性能。结果表明,AZ31镁合金激光合金化层的硬度、耐磨性和耐腐蚀性能明显提高,这归因于合金化层中密集分布的Mg2Al3、Mg17Al12等金属间化合物相。     

灰铸铁缸套内表面Nd:YAG激光NiTi合金化研究

采用预置涂层法对灰铸铁缸套内表面进行Nd:YAG激光NiTi合金化研究,可得到表面平整的激光合金化层。该材质的灰铸铁存在较大的裂纹倾向,在适当的涂层厚度、工艺参数和预热条件下,可获得无裂纹合金化区。激光强化层包括合金化区和淬火马氏体区和二者之间很窄的过热区,其硬度较铸铁基体显著提高;微观组织以亚共晶介稳组织为主。     

灰铸铁缸套内表面Nd∶YAG激光Ni-Ti合金化研究

采用预置涂层法对灰铸铁缸套内表面进行Nd∶YAG激光Ni-Ti合金化研究,可得到表面平整的激光合金化层.该材质的灰铸铁存在较大的裂纹倾向,在适当的涂层厚度、工艺参数和预热条件下,可获得无裂纹合金化区.激光强化层包括合金化区和淬火马氏体区和二者之间很窄的过热区,其硬度较铸铁基体显著提高;微观组织以亚共晶介稳组织为主.     

6061铝合金表面激光合金化Al-Fe-Mn-Zn-Si合金涂层的组织与性能研究

采用激光合金化工艺在6061铝合金表面制备Al-Fe-Mn-Zn-Si合金化层,以期望提高铝合金表面性能。用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、电子显微硬度计、HSR-2M磨损试验机等材料表征手段分析了合金化层的组织结构与性能,研究结果表明:合金化层的晶相组织由结合区附近的柱状晶向表面的等轴晶过渡,且晶粒大小较基体明显细化,含有金属间化合物AlFe4Si、Al9Si、Mn5Si2以及面心立方的α-Al;激光合金化使铝合金表面硬度由104HV左右提高到了390HV左右;磨损试验结果表明,合金化层提高了铝合金表面的耐磨性。     

激光合金化Mn-Al2O3和Mn-Al2O3-NiWC涂层的磨蚀性能研究

为了提高不锈钢桨叶的表面耐磨蚀性能,采用激光合金化技术在1Cr18Ni9Ti不锈钢表面制备了Mn-Al2O3和Mn-Al2O3-NiWC合金化层,原位获得均由枝晶、共晶和未熔氧化铝颗粒组成的高锰钢基复合耐磨蚀涂层,并通过正交试验研究了两种合金化层的显微组织和耐磨蚀性能。结果表明,所有的正交参量下激光合金化Mn-Al2O3均可提高不锈钢的耐磨性,但耐蚀性有的提高,有的降低;参量因素对合金化层耐磨性的影响顺序为Al2O3添加量、扫描速率、激光功率,对耐蚀性的影响次序则恰恰相反;Al2O3添加量决定了Mn-Al2O3复合涂层中硬质相的含量,从而决定了涂层硬度和耐磨性;两种合金化层表面均发生晶界腐蚀、晶粒内和晶界处的点蚀,其耐蚀性与其多种组织、物相及各自的化学成分和耐蚀性及组织均匀性相关。     

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。     

渗碳淬火零件表面激光合金化后的组织特性研究

采用3000W CO2激光器对12Cr2Ni4A钢渗碳淬火表面进行了激光合金化处理.设计了激光合金化处理的工艺参数,获得了表面光洁、与基材形成良好冶金结合的合金化层.研究了渗碳淬火层激光合金化处理后的组织特性和显微硬度.结果表明,预置TH-2A型C-Si-B-RE合金化涂层的激光合金化能够显著地改善材料组织,显微硬度可达HV0.21150.研究还发现,激光处理后的零件表层与内部没有任何裂纹出现.研究表明,采用合适的材料设计和工艺参数,激光合金化可以有效地强化渗碳淬火零件.进一步为激光熔覆修复渗碳淬火零件提供了基础资料.     

激光熔覆制备Al-Si-Cu-Fe准晶态合金涂层的研究

本文报道了在氮气气氛下 ,利用激光熔覆Al50 Si15Cu2 0 Fe15准晶粉末制备Al Si Cu Fe准晶态合金涂层。通过选取适当的激光熔覆参数 ,成功的制备了Al Si Cu Fe准晶态合金涂层。X射线衍射 (XRD)分析显示涂层中含有 1/ 1立方类似相α- (Al,Si)CuFe、β -Al(Si)Fe(Cu)相、λ -Al13 Fe4相和Al0 .7Fe3 Si0 .3 相。制备的涂层显微硬度达Hv914 ,α相和 β相中高的Si元素含量和类似相λ -Al13 Fe4的高含量是影响Al Si Cu Fe合金涂层硬度的主要因素。光学显微镜下显示Al Si Cu Fe合金涂层枝晶细密且取向比较一致 ,一次枝晶臂间距约为 2 5 μm ,且有明显的二次枝晶存在 ,二次枝晶臂间距约为 8μm。摩擦学试验显示 ,随着滑动速度的增加 ,涂层与对偶球之间的摩擦系数逐渐降低 ,且趋于稳定。     

几种不同涂层抗CO2激光损伤性能的实验研究

在连续CO2激光辐照下,对比测定了石墨、阳极氧化铝、国外某氧化铝及黑色微弧氧化铝涂层的抗激光损伤阈值和反射率,结果表明氧化铝的抗激光损伤性能优于石墨,损伤阈值可达16 kW/cm2;反射率测试结果表明微弧氧化铝对激光吸收大干阳极氧化铝,综合表明微黑色弧氧化铝涂层在激光功率计探头方面有一定的应用前景.     

MgO对镍基碳化钨金属陶瓷激光熔覆层组织和耐磨性的影响

采用G112+镍包碳化钨复合合金粉末在45＃钢基材表面进行激光熔覆。对比研究了添加不同含量MgO在不同激光功率条件下对激光熔覆层的宏观形貌、显微组织、硬度分布及摩擦学性能的影响。实验表明:适量MgO的加入能使镍基碳化钨金属陶瓷熔覆层中的裂纹大为减少甚至消失,熔覆层组织得到细化。在同样的摩擦条件下,掺入0.15％MgO的激光熔覆层的摩擦系数与未掺入MgO的摩擦系数相比,随时间的变化量很小。MgO添加剂具有减摩抗磨作用。     

激光熔覆Al2O3-NiCrAl层的脆性及摩擦磨损特性

利用SEM，TEM，EDAX，声发射及磨损试验等方法研究了激光熔覆Al2O3-NiCrAl复合陶瓷层的组织结构、脆性及其干滑动摩擦磨损特性。结果表明：Al2O3激光馆覆层由α-Al2O3往状晶及往晶间少量的Ni2Al18O29相组成，熔覆层硬度达2351～2667Hv0.2，熔覆层的脆性与等离子喷涂层相比有所增大；其耐磨性能为等离子喷涂层的2倍左右，在滑动摩擦条件下熔覆展的磨损机制是脆性剥落和磨料磨损。     

激光表面合金化制备TiC颗粒增强复合材料微观结构及磨擦学性能研究

To strengthen the wear resistance of AISI321 stainless steel, the TiC carbide-reinforced composite coating was produced by laser surface alloying. The microstructure, microhardness, and wear resistance of the composite coatings were investigated using optical microscopy, X-ray diffraction (XRD) meter, scanning electron microscopy (SEM), microhardness tester, and sliding wear tester. The results show that the composite coating is metallurgically bonded to the substrate and the microstructure is fine and uniform. The hardness of the composite coating is up to 400 HV, which is 2.5 times that of the substrate. Under room temperature and oil lubrication condition, the sliding wear tests indicate the friction coefficient and weight loss of the composite coating are smaller than those of substrate. The worn surface of the composite coatings is much smoother than that of the substrate, without grooves and crater. The wear resistance of the material has been greatly improved by laser surface alloying.     

基于激光作用的含CNTs复合涂层的摩擦磨损研究

碳纳米管具有超强的力学性能,极高的纵横比、高的化学和热稳定性及导电性,是制备复合材料的理想组元。本文采用大功率CO2激光器,以45碳钢为基体,制备了激光熔覆的CNTs复合涂层。研究了在激光作用下,工艺参数对涂层性能的影响,并对复合涂层进行了摩擦磨损试验。试验结果表明:经激光熔覆处理制备的CNTs复合涂层,其耐磨性能显著提高,磨损失重是未处理的38%,摩擦系数也显著下降,是未处理试样的37%。     

激光熔敷生成碳硅钛化合物及其组织性能研究

利用CO2连续激光对预涂石墨和硅混合粉末的Ti-6Al-4V合金进行了熔敷处理。金相分析发现熔敷层内形成了大量的化合物，x射线衍射分析证实形成的化合物主要为SiC，Ti5Si3和TiC等。电子探针分析表明熔敷层内的初晶化合物主要由SiC和TiC组成，共晶化合物则主要是Ti。Si。。熔敷层与金属基体呈良好的冶金结合，其硬度可达2000Hv0.1，摩擦系数约为0．3，而基体的硬度约为320Hv0.1，摩擦系数约0．55。可见熔敷层较基体的硬度大为提高，且其耐磨性能较好。激光工艺参数的改变影响着熔敷层的组织和性能，调整工艺参数可获得无气孔和裂纹的熔敷层。     

以纳米SiC为填料的激光重熔等离子喷涂陶瓷涂层组织及耐腐蚀性能的研究

在45#钢表面,以等离子喷涂技术制备了WC/Co-NiCrAl涂层(TC-1)。采用激光直接重熔等离子喷涂陶瓷涂 层技术制备了激光重熔WC/Co-NiCrAl/laser-remelting陶瓷涂层(FC-2);以纳米SiC粉末为填料,对等离子喷涂层进行 了填料下的激光重熔,制备了纳米SiC改性的WC/Co-NiCrAl/nano-SiC复合陶瓷涂层(FC-3)。采用X射线衍射、扫描电 镜对三种涂层微观组织进行了分析,同时对陶瓷涂层的耐腐蚀性能进行了研究。结果表明,TC-1涂层由WC,W2C, W6C2.54,W,Co,CoO组成;TC-2重熔层由WC,W2C,CoO及W组成;纳米改性后的重熔层TC-3由SiC,Si2W,WC,W及 CoO组成。在激光作用下,原等离子喷涂层WC/Co的片层状组织得以消除。与TC-1涂层相比,TC-2及TC-3陶瓷涂层 致密化程度明显提高,涂层耐腐蚀性能也得到了明显的改善。     

激光熔覆Ni31Si12/FeNi金属硅化物复合材料涂层显微组织与耐蚀性研究

以Ni、Si元素粉末为原料,利用激光熔覆技术在A3钢表面制得了Ni_(31)Si_(12)/FeNi金属硅化物复合材料涂层。分析了该涂层显微组织,采用测定阳极极化曲线的方法评价了该涂层在0.5mol/l H_2SO_4水溶液中的耐蚀性能,考察了添加少量合金元素Cr对涂层耐酸腐蚀性能的影响。结果表明:激光熔覆Ni_(31)Si_(12) /12/FeNi金属硅化物复合材料涂层组织由带状Ni31Si12初生相及带间FeNi/Ni_(31)Si_(12)/12共晶组成,涂层表面平整、组织细小、与基体间为完全冶金结合;涂层组织显微硬度在HV650—75O之间,沿层深分布均匀;涂层组织组成相Ni_(31)Si_(12)/FeNi本身具有良好的耐酸腐蚀性能,具有快速凝固成分均匀的显微组织,激光熔覆Ni_(31)Si_(12)//FeNi金属硅化物复合材料涂层在H_2SO_4水溶液中表现出良好的耐蚀性。合金元素Cr的添加进一步提高了涂层的耐酸腐蚀性能。