激光重熔Ni基WC涂层的组织与性能研究

研究了45钢为基体的Ni基WC涂层经激光重熔后形成涂层的显微组织、硬度和耐磨性.结果表明:涂层经激光重熔处理后,WC颗粒部分分解形成W_2C,同时形成新的硬质相和共晶组织.涂层中包含γ固溶体和W_2C、Ni_3B、Cr_73、Cr_(23)C_6和(Fe,Ni)_(23)C_6等化合物;有效地改善了涂层的性能.     

爆炸喷涂Cr3C2-NiCr涂层的激光重熔工艺

借助半导体激光器对爆炸喷涂Cr3C2-NiCr涂层进行激光重熔处理。通过扫描电镜观察涂层激光重熔前后的形貌,测试涂层激光重熔前后的显微硬度,并对涂层进行盐雾试验和残余应力分析。结果表明,当激光功率为300 W,激光扫描速度为100 mm?min-1时,涂层的激光重熔效果最好。当涂层经过上述激光重熔工艺参数处理后,涂层中富Ni的NiCr合金相得到细化且均匀性提高,涂层的显微硬度、耐磨性和耐腐蚀性进一步提高,涂层中部的残余应力均转变为压应力。     

激光重熔对火焰喷涂CrFeAlTi涂层组织与性能的影响

利用火焰喷涂技术在中国低活化马氏体(CLAM)钢表面制备了CrFeAlTi涂层,然后通过5 kW横流CO_2激光器对该涂层进行多道搭接重熔处理。分别采用体视显微镜、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计、摩擦磨损试验机以及基体拉伸试验等分析测试手段对重熔前后涂层显微组织、物相组成、显微硬度、耐磨性能以及界面结合强度进行了研究。试验结果表明:激光重熔处理消除了火焰喷涂CrFeAlTi涂层的层状组织结构、孔洞、裂纹等缺陷,使涂层表面光滑、平整,内部组织致密、均匀,与基体形成了良好的冶金结合界面。火焰喷涂涂层表层物相主要为Al_2O_3、TiO、CrO_(0.87)、AlFeO_3、Cr_3C_2和Fe-Cr,激光重熔后涂层表层主要物相为Al_2O_3、TiO_2、(Al_(0.948)Cr_(0.052))_2O_3和Cr_7C_3。激光重熔涂层的平均硬度约为1864.2 HV0.2,比火焰喷涂涂层提高了约1倍。激光重熔涂层在室温干滑动摩擦条件下的耐磨性能明显优于火焰喷涂涂层与基体CLAM钢。激光重熔后涂层与基体的界面结合强度显著提高。     

激光重熔镍基合金复合涂层组织和性能

研究了激光重熔Ni60 20% WC喷涂层的组织和性能,通过对涂层显微组织、硬度、耐磨性等试验的结果分析表明:火焰喷涂后的Ni基WC喷涂层经激光重熔处理后,涂层中有新的硬质相和共晶组织形成,WC均匀地分布在涂层中.涂层中除了包含γ固溶体外,还有WC,W2C,Ni3B,CrB,Cr7C3,Cr23C6,Cr2B,(Fe,Ni)23C6等硬质相和化合物.这些化合物有效地改善了涂层的组织和性能,得到了硬度和耐磨性较好的喷涂层.涂层表面的硬度值可以达到HRC60,涂层截面的显微硬度可以达到800 HV.     

Ni60对AlCoCuFeMnNi高熵合金涂层的影响

采用等离子熔覆技术,在Q235钢基体上制备了添加Ni60合金的AlCoCuFeMnNi高熵合金涂层。利用XRD,SEM和EDS研究了涂层的显微组织和相组成,并测试了其显微硬度。结果表明,合金涂层主要由BCC枝晶和FCC枝晶间组织构成,添加Ni60后枝晶间还生成了长条状的Cr_7C_3相,枝晶内的Cr_7C_3相为颗粒状。添加Ni60后涂层硬度最大值达到690 HV0.2,明显高于未添加Ni60涂层的370 HV0.2,涂层硬度提高的主要原因是添加Ni60后涂层中生成了硬质相Cr_7C_3。     

高频感应重熔处理火焰喷涂NiCrBSi涂层的显微组织与力学性能

采用高频感应加热技术对普通火焰喷涂NiCrBSi涂层进行了重熔处理,分析了重熔后涂层的显微组织与力学性能,探讨了涂层显微组织、单一析出相微/纳力学性能之间的对应关系。结果表明,重熔后NiCrBSi涂层的层状结构与孔隙消失,涂层/基体界面形成了代表涂层冶金结合特征、厚度约为10μm的"白区"显微组织,涂层成分在原有γ-Ni、Ni_3Fe和M_(23)C_6型碳化物基础上,出现了Fe_3C、Ni_3B、以及Cr_7C_3和CrB析出相;重熔后涂层显微硬度沿表面至基体方向呈近似线性逐渐降低,表层显微硬度约为675 HV_(0.2),接近界面区域硬度降至440 HV_(0.2),涂层内部Cr_7C_3、CrB、γ-Ni和"白区"纳米压痕硬度分别为19.2、7.0、5.0和4.2 GPa;涂层硬度变化符合"复合材料混合定律",由各物相分布及其硬度共同决定。     

汽车发动机用AZ91合金表面喷涂与性能研究

采用等离子喷涂和激光重熔法在汽车发动机用AZ91合金表面制备了不同涂层,对比研究了涂层表面和横截面形貌、物相组成、显微硬度和电化学性能。结果表明,等离子喷涂层物相为:γ-Ni、FeNi_3、Ni_3B、WC、W_2C和Cr_7B_3,激光重熔层物相为γ-Ni、CrB、Ni_4B_3、WC、Cr_(23_B6和Cr_2B_3;显微硬度由高到低依次为:激光重熔层等离子喷涂层Ni/Al过渡层AZ91合金基材;等离子喷涂层和激光重熔层的耐腐蚀性能均高于AZ91合金基材,且激光重熔层的耐腐蚀性高于等离子喷涂层。     

用激光重熔法提高铝硅合金的耐磨性

研究了激光重熔3种火焰喷涂层的强化效果。分析了激光重熔前后涂层的化学成分、显微组织、相结构以及显微硬度变化，进行了涂层的磨损试验。结果表明，激光重熔使涂层显微组织细化，质量明显改善，耐磨性能明显提高。     

硼硅共渗增强激光重熔Ni基WC喷焊层耐磨性的研究

采用氧-乙炔火焰喷焊在Q235钢上制备NiCrBSi-WC涂层,使用激光对喷焊层表面改性处理后在电炉中进行固体硼硅共渗。通过SEM、XRD、EDS及显微硬度计等对处理前后涂层组织的微观形貌、物相和显微硬度进行分析,使用摩擦磨损实验机研究对比处理前后各涂层的耐磨性能。结果表明:喷焊层表面微孔及夹杂在激光扫描处理后变得平整、致密,涂层主相Ni_(2.9)Cr_(0.7)Fe_(0.36)、FeNi_3成分未变,但主相在晶面排列上具有择优取向性且结晶度提高。WC部分分解为W_2C、W及C,C被固溶进Ni基中使Cr_3C_2等碳化物相增多,淬硬层深度达0.25mm,显微硬度提高到9090MPa,耐磨性能得到提高。在涂层激光重熔的基础上硼硅共渗能够增加Ni_3B、Ni_2B、NiSi等硼化物及硅化物硬质相,平均摩擦系数由0.583降低为0.428,耐磨性较激光处理后提高近1倍。     

氧乙炔喷焊NiCrBSi-WC涂层激光改性组织及性能影响

采用氧-乙炔火焰喷焊在Q235钢上制备NiCrBSi-WC涂层,使用激光对喷焊层表面改性处理后在电炉中进行固体硼硅共渗。通过SEM、XRD、EDS及显微硬度计等对处理前后涂层组织的微观形貌、物相和显微硬度进行分析,使用摩擦磨损实验机研究对比处理前后各涂层的耐磨性能。结果表明喷焊层表面微孔及夹杂在激光扫描处理后变得平整、致密,涂层主相Ni2.9Cr0.7Fe0.36、FeNi3成分未变,但主相在晶面排列上具有择优取向性且结晶度提高。WC部分分解为W2C、W及C,C被固溶进Ni基中使Cr3C2等碳化物相增多,淬硬层深度达0.25mm,显微硬度提高到909HV,耐磨性能得到提高。在涂层激光重熔的基础上硼硅共渗能够增加Ni3B、Ni2B、NiSi等硼化物及硅化物硬质相,平均摩擦系数由0.583降低为0.428,耐磨性较激光处理后提高近一倍。     

激光熔覆颗粒增强双相化合物基复合涂层的研究

采用激光熔覆在Ti6Al4V合金上制备了WC、TiC增强TiNi/Ti_2Ni双相化合物基复合涂层,并对涂层进行了激光重熔处理,研究了其重熔前后的组织和力学性能变化。结果表明:重熔处理后稀释率由54.0%增加到74.1%,涂层表面变得更为平整。重熔前涂层由作为增强相的灰白色板条状WC固溶体和黑色TiC胞状树枝晶,以及作为基体的TiNi和Ti_2Ni组成。另外,还存在少量细小白色熔化不完全的WC颗粒。重熔后涂层基体中富钛相Ti_2Ni增多而且贫钛相TiNi减少,WC固溶体由粗大板条状转变为细小的等轴状、花状和板条状,白色未熔WC颗粒消失。重熔后涂层的显微硬度变化不大(从1021.7 HV0.1降低到923.7 HV0.1,降低了约10%,而断裂韧性增加了约35%(从3.57 MPa·m~(1/2)增加到4.81 MPa·m~(1/2)),涂层的开裂敏感性降低。     

激光表面处理CuCr50合金的显微组织及性能

目的：细化CuCr50合金的Cr相组织,提高组织均匀性。方法采用Nd：YAG脉冲激光器对CuCr50合金进行表面处理,并对激光处理后合金的显微组织（表面组织和截面组织）、导电性能、显微硬度、耐磨性等进行测试与分析。结果工艺优化后得到的实验参数为：激光功率500 W,峰值5.0 kW,扫描速度4 mm/s,激光频率6 Hz,激光脉宽5 ms,离焦量为+4 mm。在优化的工艺条件下,CuCr50合金经激光表面处理后,形成了致密的重熔层,Cr相的晶粒得到明显细化,合金的组织均匀性提高,表面孔洞减少。合金重熔层中的相组成未发生变化,合金的导电性略微降低,但仍保持了CuCr50合金优良的导电性能。重熔层显微硬度（425~540HV）明显提高,最高硬度为540HV,是基体显微硬度（约240HV）的2.25倍。重熔层的摩擦系数（0.3）远低于原始CuCr50合金（0.45）,重熔层的损失质量（0.15 mg）远小于原始CuCr50合金的损失质量（0.6 mg）,合金的耐磨性有明显的提高。结论 CuCr50合金在优化的工艺参数条件下进行激光表面处理,能够细化Cr相组织和提高整个合金的组织均匀性,提高合金的显微硬度与耐磨性能。     

激光重熔等离子喷涂WC颗粒增强镍基涂层组织及高温磨损性能

为了提高等离子喷涂WC颗粒增强镍基涂层的性能,采用激光重熔工艺对涂层进行处理,研究了激光重熔对涂层微观组织和性能的影响．用扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）和显微硬度计分析了涂层表面形貌、微观结构、相组成和显微硬度,同时对涂层的高温摩擦磨损特性进行了考察．结果表明,激光重熔消除了等离子喷涂层的层片状结构、孔隙等缺陷,涂层致密度提高;另外在激光高能量密度作用下,WC颗粒部分熔化,并在周围析出枝晶结构．激光重熔处理后涂层的显微硬度明显提高,其磨损性能也显著高于原等离子喷涂层．     

复合制备Ni基合金涂层的组织结构及性能演变特征

采用超音速等离子喷涂技术在45#钢基体上制备Ni60合金涂层,对预制的涂层分别进行高频感应重熔和感应重熔+强制冷却处理。借助OM、SEM、XRD、显微硬度计和销盘式摩擦磨损试验机对3种涂层的组织结构、显微硬度分布及摩擦磨损性能进行分析,研究Ni60合金涂层组织结构及其性能的演变特征。结果表明:3种涂层组织结构差异较大,单纯感应重熔涂层使喷涂涂层组织结构细密化,感应重熔+强制冷却的涂层形成了外延型生长的定向晶结构。喷涂涂层硬度自内向外呈明显下降趋势,而后续处理的2种涂层均表现为自内向外略为增加趋势,导致喷涂涂层尽管有较高的平均硬度,但表层硬度低于其他2种涂层。3种涂层均有很好的耐磨性能,但后续处理使涂层的摩擦系数明显增大,耐磨性能显著增强,尤其附加强制冷却的涂层表现出更加优异的耐磨性能,其平均磨损率分别低于喷涂涂层约8.5倍和单纯感应重熔涂层约2倍。     

激光重熔及回火对Ni基合金火焰喷焊层组织和性能的影响

利用金相显微镜、扫描电镜、X-射线衍射物相分析以及显微硬度测定的方式,分析比较了原始喷焊层和激光重熔喷焊层以及经400℃、500℃、550℃、600℃、650℃、700℃和750℃分别进行1 h和3 h回火处理的Ni基合金喷焊层的显微组织、硬度和耐磨性.结果表明:原始喷焊层的组织主要由γ-(Ni,Fe)和硬质相Cr23C6、Cr5B3、NiB、Fe3B、Ni3B、CrB、Fe2B等组成.经激光重熔的喷焊层与原始喷焊层相比,显微组织得到明显细化,而且硬度和耐磨性都有较大提高.激光重熔喷焊层再经600℃×3h回火后硬度值达到最大,耐磨性最好.     

激光功率对WC颗粒增强铁基复合涂层摩擦学性能的影响

利用激光重熔工艺对在45钢表面预置的Fe基复合陶瓷涂层进行处理,探讨了不同激光功率(600 W、800 W和1000 W)的重熔处理对涂层组织及摩擦学性能的影响。结果表明,激光重熔使涂层与基体间发生了元素转移;得到了内聚强度更高的复合涂层;不同激光功率下涂层的显微硬度与耐磨性均远高于等离子喷涂Fe基复合陶瓷涂层,其中激光功率为800 W时的Fe基复合陶瓷涂层的显微硬度最高,耐磨性能最好。硬质陶瓷相WC颗粒、纳米级Si C颗粒及其原位生成的化合物Fe Si、Si C及M_7C_3起到了弥散强化作用,改善了涂层磨损特性,从而提高了涂层的耐磨性能。     

激光熔覆制备Fe-Mo-Ni-Si-B非晶纳米晶复合涂层的性能

利用激光熔覆技术在45钢上制备Fe-Mo-Ni-Si-B涂层,并进行激光重熔处理。借助光学光学显微镜、环境扫描电子显微镜、X射线衍射仪对涂层的组织结构进行研究,并利用维氏硬度计、磨损试验机、电化学工作站等设备分析了重熔前后涂层的显微硬度、摩擦磨损及耐腐蚀性能。结果表明:利用激光熔覆技术能够在45钢上获得冶金结合良好的Fe-Mo-Ni-Si-B非晶纳米晶复合涂层。熔覆层由晶体相和非晶相混合组成,主要的晶体相包括Fe Si、Fe2B、Fe Ni、Fe3Mo及Fe单质。经过重熔处理后,熔覆层组织细化,晶粒更为细小,非晶相比例提高。熔覆层的硬度可达到1007 HV0.1,而重熔层硬度略提高到1076 HV0.1,与基体相比,都提高了5~6倍;与基体相比,熔覆层的耐磨性和耐蚀性得以提高,其中重熔层更是表现出优异的耐磨性和耐蚀性。     

AZ91D镁合金表面激光重熔Al-Si-Cu涂层的性能

采用等离子喷涂和激光重熔复合工艺在AZ91D镁合金表面制备Al-Si-Cu合金涂层,利用扫描电子显微镜（SEM）、显微硬度计、摩擦磨损试验机等研究了涂层的微观组织、显微硬度与摩擦磨损性能。结果表明,激光重熔后涂层组织致密均匀,涂层与基体呈良好的冶金结合,涂层显微硬度约为基体的2.2倍,由于晶粒细化和硬质相的存在耐磨性较基体明显提高,重熔层的磨损机制主要为磨粒磨损。     

激光重熔改性WC/Fe等离子喷涂涂层组织及其耐磨性能

目的改善等离子喷涂WC/Fe复合陶瓷涂层的组织,增强其耐磨性能,并研究激光重熔涂层在不同温度下的耐磨性能。方法采用激光重熔技术处理等离子喷涂WC/Fe复合陶瓷涂层,利用附带能谱仪(EDS)的扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计测试和表征了等离子喷涂涂层在激光重熔前后的组织特征、物相组成及显微硬度,利用摩擦磨损试验机对激光重熔涂层在25、200、400℃下的耐磨性能进行了对比考察。结果等离子喷涂WC/Fe复合陶瓷涂层呈层状结构,经过激光重熔处理后,其片层状结构和孔隙等缺陷基本消失,且激光熔覆区的顶部组织为等轴晶和细小枝晶,熔覆区的底部组织为胞状晶,涂层与基体结合带区的组织为粗大的树枝晶,涂层与基体形成了冶金结合。激光重熔涂层中的WC、W_2C、M_(23)C_6及Ni_6BSi_2等高硬度化合物的弥散强化作用,使得激光重熔涂层的显微硬度约为原等离子喷涂涂层的2倍。激光重熔涂层在25℃下的磨损亚表层最完好,在400℃时出现了微裂纹。结论重熔能消除等离子喷涂涂层的各种缺陷,得到组织致密的涂层。重熔涂层在不同温度下表现出不同的磨损机理,在25℃下表现出最好的耐磨性能。     

TA2钛合金表面激光熔覆Ni60涂层的研究

在TA2钛合金表面预置Ni60合金粉末,利用CO2激光器进行激光熔覆,获得了良好的冶金涂层。采用SEM、EDS及显微硬度计,研究了涂层的成分分布和组织结构及硬度分布。结果表明,Ni60涂层组织由NiTi2/NiTi/Ni3Ti金属间化合物以及Ti5Si3、CrB等增强相组成;涂层与基材之间存在厚约20μm的过渡区;涂层硬度分布均匀,比基体提高4倍左右,其强化形式主要是第二相强化。