激光熔覆TiC增强不锈钢涂层的组织及性能

以机械混合后的2205不锈钢、钛铁和Cr3C2粉末为原料,在16Mn钢的表面制备了TiC增强不锈钢激光熔覆层,并对其显微组织、摩擦磨损及电化学腐蚀行为进行了研究。结果表明:熔覆层组织主要由α-Fe、γ-Fe和TiC析出相构成,Ti和C元素反应充分,无Cr_3C_2陶瓷相残留,也无其他杂相生成;随TiC比例的增加,γ-Fe相含量减少,TiC析出形貌由尺寸较小的块状转变为尺寸相对较大的十字放射状; TiC强化相的引入有效地提高了熔覆层的显微硬度和耐磨性,且降低了熔覆层粘着磨损的倾向,并增强了其抗磨粒磨损的能力;相比于单一2205不锈钢熔覆层,TiC强化不锈钢熔覆层在3.5%NaCl水溶液中的钝化能力下降,但同步补充Cr元素能够有效改善其耐腐蚀性能。     

激光熔覆TiC金属基陶瓷涂层的研究

采用自动送粉模式在碳钢表面原位激光熔覆TiC金属基陶瓷涂层。测试了涂层的温度场并模拟计算了光斑能量分布。用XRD表征了粉末和涂层的物相,用SEM分析了涂层表面和横截面的显微组织。研究表明光斑直径大小对熔覆涂层温度分布和涂层微观结构、性能的影响显著。当光斑直径为2.8mm时,能量分布为“尖顶帽状”模式,涂层为均匀的枝晶组织且致密,其显微硬度最高可以达到1280HV。     

激光熔覆TiC金属基陶瓷涂层的研究

采用自动送粉模式在碳钢表面原位激光熔覆TiC金属基陶瓷涂层.测试了涂层的温度场并模拟计算了光斑能量分布.用XRD表征了粉末和涂层的物相,用SEM分析了涂层表面和横截面的显微组织.研究表明光斑直径大小对熔覆涂层温度分布和涂层微观结构、性能的影响显著.当光斑直径为2.8mm时,能量分布为“尖顶帽状”模式,涂层为均匀的枝晶组织且致密,其显微硬度最高可以达到1 280HV.     

TiC对激光熔覆H13-TiC复合涂层组织和性能的影响

为提高热作模具钢的表面性能,在H13钢表面激光熔覆制备了H13-TiC复合涂层,研究了添加不同含量的TiC对H13-TiC复合涂层显微组织的影响,并模拟H13工况,测试了复合涂层的热稳定性、摩擦磨损性能等.结果表明,TiC含量较低时呈现近圆形、菱形等不规则形状;随着TiC含量的提高,呈现棒状、枝晶状等形态;TiC强化相的添加有效提高了材料的热稳定性、耐磨性能,熔覆层的耐磨性比H13基体提高3.5倍.这是TiC陶瓷颗粒在熔覆层中弥散和细晶强化共同作用的结果.     

TiC生成方式对激光熔覆镍基涂层组织和性能的影响

分别以TiC粉和Ti+C粉为原料,采用外加法和原位法制备了TiC/Ni激光熔覆涂层,分析了TiC生成方式对涂层物相组成、微观组织、硬度和磨损性能的影响。结果表明,涂层的物相组成不受生成方式的影响;但Ti+C质量分数高于30%时,原位法涂层无法成型,而外加法可获得40%TiC的涂层。外加法涂层中TiC以原料TiC为主,少量溶解析出的结晶TiC;而原位法涂层中TiC全部为结晶析出,分布更加均匀,颗粒细小,枝晶数量增多。原位法涂层的平均硬度和耐磨性均优于相同TiC含量的外加法涂层;涂层中TiC含量(质量分数)由20%增至30%时,涂层硬度升高,耐磨性下降,生成方式引起的磨损性能差异由5%降至0.6%。     

TC4钛合金激光熔覆NiCrAl+TiC涂层的性能

采用激光熔覆技术在TC4合金基体上分别制备了不同比例NiCrAl+TiC复合涂层,通过SEM、XRD、硬度测试仪和摩擦磨损试验机分析研究了熔覆层的性能。结果表明,熔覆层中以树枝晶、胞状组织以及等轴晶为主,XRD结果显示,熔覆层中产生了TiC、VC、Cr_(0. 2)Ti_(0. 8)C、NiTi_2等陶瓷相和金属化合物,这些相对提高熔覆层硬度和耐磨性非常有利。硬度测试结果表明,熔覆层硬度最高可达892. 9 HV0. 3,比基体硬度提高了4～5倍。摩擦磨损结果表明,由于熔覆层的硬度提高,摩擦因数降低,平均摩擦因数分别为0. 46、0. 52和0. 37,而TC4合金基体的摩擦因数为0. 39。由于摩擦因数的下降,磨损率也大幅度下降,熔覆层的磨损率分别为3. 92×10~(-7),3. 79×10~(-7),2. 88×10~(-7)mm~3~·N~(-1)·m~(-1),均小于TC4合金基体的磨损率,约为7. 83×10-7mm3·N~(-1)·m~(-1)。     

γ-TiAl金属间化合物合金表面激光熔覆TiC-Ti-Al涂层研究

在TiAl合金表面预置TiC-Ti-Al粉末层,通过激光熔覆处理制得了以TiC为增强相,以TiAl及少量Ti3Al金属间化合物为基体的复合材料涂层。采用光学显微镜和扫描电子显微镜（SEM）观察了熔覆层的显微组织形貌,用X射线衍射仪（XRD）和能谱分析仪（EDS）进行了熔覆层的物相分析,并分别测试了激光处理前后基材和熔覆层显微硬度的变化。研究了激光扫描速度对熔覆层的显微组织和显微硬度的影响。结果表明：随着激光扫描速度的增加,增强相TiC颗粒形貌由树枝状向短棒状和颗粒状转变,并且均匀地弥散分布在熔覆层内,起到细晶强化和弥散强化的作用。同时,随着激光扫描速度的增加,熔覆层显微硬度有所提高,但厚度有所降低。     

激光熔覆TiC增强铁基耐磨涂层组织结构的研究

采用钛铁和石墨作预置粉末,利用激光熔覆技术在碳钢基体上制备TiC增强铁基耐磨复合涂层。采用X射线衍射仪、扫描电镜及能谱分析仪对涂层物相组成和显微组织进行研究,并利用显微硬度计测试了涂层硬度。结果表明,TiC增强相通过熔池冶金反应原位生成,随着涂层中Ti、C原子比例的不同,涂层增强相含量和物相结构发生相应演变,所得TiC呈枝晶状和花瓣状均匀分布于涂层中。与被强化基体相比,熔覆层的硬度得到显著提高。     

激光熔覆NiCr涂层的结构及摩擦学性能

利用激光熔覆技术在纯钛表面制备了NiCr涂层。用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)分析了涂层的组成和组织结构。在UMT-2MT摩擦磨损试验机上对NiCr涂层在不同载荷和不同滑动速度下的摩擦磨损性能进行了测试。结果表明:NiCr涂层的主要组成物相为NiTi、Ni3Ti、Ni4Ti3、Cr2Ni3和Cr2Ti,涂层与基材冶金结合,涂层晶体结构主要为树枝状晶,涂层的平均显微硬度约为780HV0.2,涂层的摩擦因数随载荷和滑动速度的增加而减小;磨损率随载荷的增加而增加,随滑动速度的增加而减小。涂层的磨损率在10-6 mm3/Nm数量级,具有优异的耐磨性能。     

超声振动对激光熔覆涂层组织与性能的影响

目的改善传统激光熔覆涂层中常出现的气孔和裂纹等缺陷,提高涂层整体质量和使用性能。方法首先利用粘接剂将镍包WC合金粉末预置于Q235基体材料上,采用正交试验得到的最优参数(激光功率P=1600 W,光斑直径d=5 mm,扫描速度ν=4 mm/s)进行熔覆试验,整个熔覆过程使用20 kHz的超声波发生器,以空气为载体,向激光熔池中同步施加超声振动,然后分别使用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度仪及万能摩擦磨损试验机(UMT),对涂层的显微组织、元素成分及物相、显微硬度和耐磨性能进行测量分析。结果施加超声振动后涂层的晶粒更加细小,主要由细小等轴晶和少量枝晶组成,涂层中气孔和裂纹明显减少,Cr、Ni、W、C等元素分布趋于均匀,涂层物相主要由固溶体γ-(Ni, Fe)、金属间化合物Ni3Fe、WC、Cr23C6等组成。施加超声振动后涂层平均显微硬度为937HV,与未施加超声振动的涂层相比提高了13%,摩擦系数为0.43,降低了约26%,耐磨性能提高了44%。结论利用空载式超声振动辅助激光熔覆,可使制备出的涂层质量显著改善,微观组织更加致密,硬度、耐磨性得到提升。     

激光熔覆铁基复合涂层组织与性能影响

目的 在45#钢基体表面制备耐磨性优于基材的梯度涂层。方法 采用激光熔覆技术在基材上制备连接层后,分别用未添加WC颗粒、添加3%和5%WC颗粒的铁基合金粉末制备耐磨涂层。通过金相显微镜（OM）、X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）,研究了涂层的微观结构。通过维氏显微硬度计和M-2000磨损试验机,研究了涂层的力学性能。结果 获得的涂层致密,没有裂纹和气孔等缺陷,涂层内部WC清晰可见。连接层与基材具有良好的冶金结合,涂层组织主要有等轴组织、柱状组织和共晶组织。耐磨层物相组成为奥氏体（γ-Fe）、γ(Fe,Ni)固溶体和Fe-Ni-Cr固溶体。涂层表面的显微硬度最高为559HV1,比基材硬度（182HV1）提升了3倍多。随着WC含量的增加,涂层的磨损量显著下降。结论 基材与连接层有沿基体表面生长的平面晶,涂层内部为柱状晶、树枝晶和共晶等组织,涂层顶部多为细小的等轴晶。加入WC,涂层的显微硬度提高不明显,但WC周围的组织细化,显微硬度提高。无WC的涂层磨损机理主要为粘着磨损;3%WC的涂层磨损较轻,磨损仍以粘着磨损为主;5%WC的耐磨层磨损最轻,磨损机理为磨粒磨损,WC的加入明显提高了涂层的耐磨性。     

超声振动对激光熔覆TiC/FeAl复合涂层温度场的影响

采用超声振动热效应转化和施加动态边界条件的方法对超声振动边界条件作近似处理,研究了超声振动辅助激光熔覆TiC/FeAl复合涂层的温度场分布规律,探讨了超声振幅和扫描速度对温度场的影响。结果表明,超声振动作用下,温度梯度为零的范围更大,温度场分布更为均匀;超声振动有效降低了涂层中和界面结合区的温度梯度及残余应力;超声振幅越大,扫描速度越小,基材和涂层的温度越高,涂层至界面结合区之间的温度梯度越小。     

镍含量对激光熔覆镍-铁基涂层结构与性能的影响

采用侧向同步送粉,激光熔覆+重熔的方式在低碳钢表面制备了两种Ni–Fe–Si–B–Nb合金涂层,化学成分分别为(Ni0.5Fe0.5)62Si18B18Nb2(原子数分数x/%)和(Ni0.6Fe0.4)62Si18B18Nb2(x/%)。探讨Ni含量变化对涂层物相组成、显微组织及其性能的影响。试验结果表明,当Ni和Fe的比为1:1时,涂层重熔层物相分析表现为非晶特征的漫散射峰,微观组织由等轴晶+非晶构成,而当Ni和Fe的比为3:2时,涂层重熔层物相分析无漫散射峰形成,微观组织为树枝晶。同时树枝晶组织的显微硬度值较低,这和涂层内部形成的奥氏体较多,而且无Fe2B相和非晶相生成有关。     

激光功率对Fe-Si-B激光熔覆涂层微观组织与性能的影响

选取工业化生产的Fe-Si-B粉末为原料,采用激光熔化沉积技术分别在800、1000和1200 W的激光功率下在45钢基体表面制备了致密的Fe-Si-B熔覆层。采用X射线衍射分析仪、差示扫描量热仪、光学显微镜、扫描电镜、显微硬度仪研究了激光功率对熔覆层微观组织与性能的影响。结果表明:制备的Fe-Si-B熔覆层均由(Fe,Si)树枝晶以及Fe2B与(Fe,Si)的片状共晶组织构成,其中(Fe,Si)树枝晶数量与尺寸均随熔覆功率的增加而增加;熔覆层硬度随熔覆功率的下降而提高,最高可达(726±10)HV0.5,为基体的3.7倍,取得了良好的表面强化效果。     

锆基激光熔覆涂层组织结构及性能

在纯钛(TA2)基体上激光熔覆了Zr65Al75Ni10Cu17.5合金粉末，对涂层进行了XRD，SEM和TEM分析。研究发现，涂层由金属间化合物 少量的非晶组成。这种具有高比强度、高硬度和高抗氧化性的金属间化合物与非晶相的复合组织，具有较好的力学性能。在Zr65Al75Ni10Cu17.5合金粉末中添加w(B)2％和w(Si)2．75％，发现涂层中非晶含量增加，硬度升高。两种涂层的最高硬度分别达到HK909．6和HK1444．8。     

激光熔覆Ni-W-Si涂层的组织与性能

以Ni-W-Si合金粉末为原料,利用激光熔覆技术在45号钢表面上制备了复合涂层,使用SEM、XRD与EDS等方法对涂层的显微组织、相组成进行了分析,讨论了不同W含量对涂层室温干滑动摩擦条件下耐磨性的影响。结果表明,W、W5Si3、WSi2及(Fe,Ni)固溶体使涂层的显微硬度显著提高(最高达1 040 HV),随着W含量降低,涂层的硬度下降,磨损加快。     

原位TiC／金属基激光熔覆涂层的微结构特征

利用激光熔覆制备了原位形成ＴｉＣ陶瓷颗粒增强金属基复合材料涂层,ＴｉＣ为熔覆时原位形成。颗粒细小弥散,具有内晶型及密度梯度分布特征;ＨＲＥＭ观察表明,ＴｉＣ／基体界面结构具有洁净及微晶过渡特征,无界面反应物;熔覆组织具有较高的显微度及耐磨性。     

原位TiC/金属基激光熔覆涂层的微结构特征

利用激光熔覆制备了原位形成TiC陶瓷颗粒增强金属基复合材料涂层 ,TiC为熔覆时原位形成。颗粒细小弥散 ,具有内晶型及密度梯度分布特征 ;HREM观察表明 ,TiC/基体界面结构具有洁净及微晶过渡特征 ,无界面反应物 ;熔覆组织具有较高的显微硬度及耐磨性。     

熔覆材料对铝合金激光熔覆性能的影响

通过有效控制固体脉冲式激光器的电流、脉冲宽度、频率、光斑直径、扫描速度等有关工艺参数,模拟飞机腐蚀损伤的铝合金试样表面激光熔覆Al-Y合金、LY12合金,充分时效后进行疲劳试验、疲劳断口分析和金相分析.结果表明,熔覆Al-Y合金试样的安全寿命达到了熔覆LY12合金试样寿命的402%,疲劳断口有明显的疲劳条带,熔覆层和基体结合得非常紧密,熔覆层内没有大的气孔和裂纹缺陷,而熔覆LY12熔覆层夹杂等缺陷较多.     

激光功率对激光熔覆FeCoBSiNb涂层组织和性能的影响

采用高功率半导体激光器在低碳钢表面激光熔覆了Fe-Co-B-Si-Nb合金涂层。借助光学显微镜、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及数显维氏硬度计,探讨了激光功率对涂层稀释率、物相组成、微观组织及其显微硬度的影响。试验结果表明:在其它工艺参数一定的情况下,激光功率越大,涂层稀释率越大;激光功率为1 050W时,涂层中部的物相分析表现为具有非晶特征的漫散射峰,微观组织由颗粒状晶体和无组织形貌特征的灰色基底组成,随着激光功率的增大,涂层中部的晶化相衍射峰逐渐增多增强,微观组织中出现"雪花"状晶体;涂层和基材结合区的微观组织以具有外延生长特征的平面晶和柱状树枝晶为主;涂层的平均硬度随激光功率的增大而降低。