激光熔覆复合涂层裂纹产生原因及控制研究进展

综述了激光熔覆复合涂层裂纹产生的原因及影响因素,并从基材预热、熔覆后涂层整体回火和重熔、梯度结构、工艺参数优化、熔覆材料及添加剂成分控制和辅助技术等方面归纳了控制裂纹的方法和途径。     

激光熔覆自润滑复合涂层研究进展及发展趋势

结合激光熔覆自润滑涂层实例,从材料设计、制备工艺、性能优化等方面综述了激光熔覆自润滑涂层的研究现状、存在的问题及发展方向。总结了常用固体润滑材料的摩擦学性能特点,并就如何选择自润滑材料、包覆技术和宽温域润滑的研究进展进行了简要阐述。讨论了激光熔覆制备自润滑复合涂层中软质润滑相和硬质耐磨相之间的关系,以及熔覆材料成分对涂层摩擦学性能的影响。简要分析了裂纹成因及控制涂层质量的常用手段,重点探讨了激光工艺参数对涂层中润滑相体积分数和分布状态的影响,并总结了激光熔覆自润滑涂层在工程中的应用,以期为激光熔覆技术的发展提供参考。目前激光熔覆自润滑涂层的应用已初具规模,但在润滑剂的失效与防护、新材料的研究与应用、制备工艺的优化以及针对特殊环境下的摩擦磨损实验研究等方面仍存在较大发展空间。     

激光熔覆Fe-Al-Si复合涂层研究

采用激光熔覆技术在Q235钢表面制备Fe-Al复合涂层和Fe-Al-Si复合涂层.利用X射线衍射仪和扫描电镜等方法分别研究两种涂层的物相和微观组织,并测试其显微硬度和耐磨性,同时进行对比分析.结果表明:Fe-Al复合涂层主要由Fe、Al、Al2O3、Fe3Al等相组成,而Fe-Al-Si复合涂层主要由Fe、SiO2以及Al2Fe3Si4等相组成;Fe-Al复合涂层内部存在孔隙缺陷,而Fe-Al-Si复合涂层内部无裂纹、气孔等,组织更均匀细小,与基体之间冶金结合良好;Fe-Al-Si复合涂层的显微硬度和耐磨性均约为Fe-Al复合涂层的1.8倍.     

激光熔覆碳化钛增强钛基复合涂层研究进展

钛合金具有密度低、比强度高、耐腐蚀性强等显著优点,在航空航天、海洋工程等领域具有广阔的应用前景。然而,钛合金硬度低、耐磨性差,严重制约其在摩擦工况下的使用寿命。激光熔覆技术具有生产效率高、热影响区窄、结合强度高、组织致密等优势,被广泛用于钛合金零部件表面改性和熔覆修复。高硬、高模量碳化钛的热物性参数与钛合金基材相近,常被选作激光熔覆钛基复合涂层的增强相,以提高其耐磨性。介绍了碳化钛的晶体结构、生长形态和性能特点。综述了碳化钛增强钛基激光熔覆材料体系以及工艺参数对熔覆层成形质量、宏观形貌和微观组织的影响。重点从碳化钛增强相的分布、数量、尺度以及相结构等方面,论述了碳化钛增强钛基激光熔覆层的组织特征,同时阐述了碳化钛强化机制,讨论了碳化钛增强钛基激光熔覆层组织特征与耐磨性能的内在关联性。最后提出了目前激光熔覆碳化钛增强钛基复合涂层研究中存在的问题与展望。     

激光熔覆Ti基WC增强复合涂层的裂纹研究

研究了激光熔覆Ti基WC增强复合涂层的开裂行为。结果表明:涂层裂纹主要有熔覆层内的弥散穿晶裂纹,源于激光熔覆层边缘的粗大沿晶裂纹,WC颗粒上的扩展裂纹。开裂是由于熔覆层与金属基体两种材料之间极高的温度梯度,以及它们的熔点、热膨胀系数、弹性模量及导热系数等物理性能参数的差异很大所致。同时开裂倾向还受激光工艺参数、涂层合金粉的配比以及强化相的形状、大小等因素的影响。     

激光熔覆耐磨涂层的研究进展

介绍了以镍基、钴基合金为主的激光熔覆耐磨涂层的研究进展，分析了熔覆层开裂等问题。目前激光熔覆工艺研究较为活跃，而对其加热、凝固过程的相变动力学、热力学、扩散过程和界面行为以及熔覆层显微组织、相结构的研究相对较弱；对熔覆层开裂问题的研究多集中在工艺参数和凝固组织特征上，要彻底解决熔覆层开裂问题，应从微观角度入手，分析熔覆层显微组织结构和相组成对熔覆层裂纹的影响。     

激光熔覆Ni基涂层研究进展

综述了激光熔覆Ni基涂层在改善材料的耐磨,润滑,耐腐蚀性能等方面的研究进展,提出了专用粉末的研制,裂纹和气孔的控制是目前激光熔覆Ni基涂层面临的主要问题,并针对上述问题论述了相应的解决方法。     

激光熔覆制备Fe-Ti-Mo-C系复合涂层

采用钛铁、钼铁和石墨为激光熔覆粉末,利用激光多道搭接熔覆技术在碳钢基体上制备Fe-Ti-Mo-C复合涂层.利用X射线衍射仪、场发射扫描电镜、电子探针对涂层的相结构和显微组织进行了研究.用显微硬度计和滑动磨损试验机,对涂层的硬度和耐磨性能进行测试.结果表明,涂层中原位生成了(Ti,Mo)C复合碳化物.(Ti,Mo)C呈面心立方结构,晶格常数略小于TiC晶粒.随着原材料中钼铁加入量的增加,涂层显微组织由铁素体、珠光体向马氏体转变,显微硬度和耐磨性增加,但抗裂性能降低.     

激光熔覆自润滑复合涂层研究现状

激光熔覆是先进的材料表面改性技术之一,在制造复合涂层方向具有广阔的应用前景。自润滑涂层在润滑油脂失效或无润滑介质条件下能发挥优良的润滑效果受到了广泛的关注。文中叙述了常见的表面改性技术、激光熔覆材料的选用以及激光熔覆第二相增强涂层和自润滑涂层研究现状,并提出了激光熔覆复合涂层存在的问题及应对措施。     

激光熔覆陶瓷增强金属基复合涂层技术的研究进展

讨论了激光熔覆外加陶瓷增强金属基复合涂层技术中外加陶瓷相与基体的界面问题及一般的解决方法,指出原位合成技术与激光熔覆技术结合可有效解决界面问题,从铁基、镍基等复合涂层的原位反应材料体系、反应机理分析、组织结构和性能的改善等几个方面,综述了激光熔覆原位自生陶瓷增强金属基复合涂层技术的研究进展,最后从微观反应机制和宏观实际应用2个角度提出了今后的研究方向:原位合成试验与热力学理论的互相补充与验证,及计算机数值模拟技术的应用.     

钢表面激光熔覆镍基合金涂层裂纹控制的研究

在对45钢表面激光熔覆镍基合金涂层组织、相分析的基础上,对熔覆层裂纹的形成机理进行了研究,热应力、硼化物的偏聚和熔覆层中的夹渣是导致熔覆裂纹产生的主要原因.为了消除裂纹,采用超声振动激光熔覆的方法,制备了超声振动激光熔覆Ni60B涂层和超声振动激光熔覆Ni60B+1％Y2O3涂层,并对它们的显微组织和裂纹情况进行了分析.结果表明,超声振动对镍基合金熔覆层裂纹有很好的抑制作用,通过添加适量的稀土元素,制备了成形良好无裂纹的涂层.     

激光熔覆WC增强Ni基复合涂层的研究进展

激光熔覆是一种新型表面改性技术,具有能量密度高、稀释率可控、涂层与基体呈现良好的冶金结合等优点,且快热快冷的特性有利于在基材表面形成具有细小致密组织的涂层,从而获得耐磨耐蚀等优异性能.WC增强Ni基复合涂层因兼具陶瓷材料优异的耐高温、耐磨性和金属材料良好的强韧性,近些年成为激光熔覆研究领域的热点.综述了激光熔覆WC增强...     

激光熔覆Ni基复合涂层气孔及裂纹敏感性的研究

对激光熔覆Ni基复合涂层内气孔的类型及形成机理,裂纹的形态、萌生机理及影响因素等进行了研究。结果表明,涂层内气孔出现在熔覆层表层及底层,气体主要来源于熔覆环境,也可能是熔覆过程中各组分相互反应而生成;裂纹从形态上分为垂直裂纹和水平裂纹两大类,其产生与熔覆层内的低熔共晶密切相关,涂层成分、夹杂物含量、激光比能对裂纹敏感性均有一定影响。     

钛合金表面激光熔覆涂层的研究进展

激光熔覆是钛合金表面改性的重要技术手段之一,已成为当前研究热点。综述了国内外关于钛合金表面激光熔覆抗高温耐氧化、耐腐蚀、耐磨损和生物陶瓷等涂层的熔覆材料、熔覆层相组成和强化机理等的研究现状。其中,抗高温耐氧化涂层主要由于TiO_2、Al_2O_3等相的隔氧作用,提高了钛合金在高温下的抗氧化性;耐腐蚀涂层主要由于Ti N和Ti2Ni等相的固溶强化及细小针状马氏体α’等的细晶强化,提高了其耐腐蚀性;耐磨损涂层主要由于Ti C、Ti B、Ti B2等相的弥散强化作用,提高了涂层的耐磨性;生物陶瓷涂层由于HA、Ca O等相的存在,增强了钛合金的生物相容性。其次,阐述了由于熔覆材料与基材的热物性差异、试样预处理不当和工艺调控不当等因素引起的未熔颗粒、球化效应、裂纹、气孔和夹杂等主要缺陷,以及调控激光功率、扫描速度等工艺参数,预热基体材料,通入保护气体和加入适当成分添加剂等控制和改善相关缺陷的措施。最后,展望了钛合金表面激光熔覆涂层和技术的发展方向。     

激光熔覆铁基合金涂层的研究进展

激光熔覆技术作为一种先进的材料表面改性技术,具有加工效率高、涂层稀释率低且与基体结合强度高、自动化程度高、环境友好等优点。在各类熔覆材料中,铁基合金在成分上与钢铁材料最为接近,且其成本相对较低,近年来在设备零部件表面强化和再制造领域得到广泛应用。结合国内外最新相关研究成果,从材料体系、工艺参数、外场辅助技术等方面对激光熔覆铁基合金涂层的研究进展进行了综述。总结了熔覆材料的选材依据以及铁基自熔性合金粉末、不锈钢粉末、铁基非晶合金粉末、铁基复合粉末等各类材料的特点和应用。系统讨论了激光功率、扫描速度、光斑直径、送粉速率等工艺参数对铁基涂层成形质量和微观组织及性能的影响机制,并介绍了工艺参数优化在高质量熔覆层制备中的应用。同时,论述了超声振动、电磁场、温度场等外场辅助技术在激光熔覆铁基合金涂层中的应用,阐明了外加能场对激光熔覆过程中熔池及凝固组织的作用机理。最后对激光熔覆铁基合金涂层未来的发展方向进行了展望。     

激光熔覆氧化铝基涂层的研究进展

对氧化铝涂层的研究现状进行了综述。比较了Ni Al-Al2O3复合涂层、Al2O3-Ti O2复合涂层、Al2O3-Cr2O3复合涂层的组织性能研究和制备情况,发现了熔覆层存在的缺陷(氧化烧损、裂纹和孔隙等),并讨论了解决裂纹缺陷、获得高质量涂层的方法。     

激光熔覆Fe基非晶合金涂层裂纹分析

使用激光熔覆技术在304不锈钢基材表面熔覆铁基非晶合金涂层时产生了裂纹,通过对裂纹周围元素、硬度和裂纹易萌生处析出物的定性分析,研究了涂层裂纹成形机理。结果表明,涂层主要有α-Fe、α-Cr、碳化物(M₇C₃、M₅C₂)、硅化物(CrSi₂、FeSi)等物相。裂纹主要由热影响区较大的热应力以及C、Si元素偏析而成的高熔点及高硬度的碳硅化物造成,裂纹带附近组织较为疏松且存在较多的缝隙和孔隙,同时硬质相结合不牢固,使得裂纹带附近硬度相较于同一水平其他无缺陷处的要低。     

激光熔覆原位合成TiC-TiB2复合涂层

为了提高材料表面的强度及耐磨性,在Fe901自熔性合金粉末中添加了不同比例的(TiO2+B4C+C+Al)混合粉末,采用激光熔覆技术在45钢表面成功制备了TiC-TiB2增强复合涂层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、显微硬度计和磨损试验机等对复合涂层的相组成、显微组织形貌及力学性能进行了分析,同时对反应体系进行了热力学计算。结果表明:复合涂层与基材呈冶金结合,无气孔、裂纹等缺陷。反应体系满足原位合成TiC和TiB2的热力学条件。涂层物相由α-Fe、TiC、TiB2和(Fe,Cr)7C3组成。细小的方块状TiC颗粒和长条状TiB2均匀弥散分布于涂层基体上,可起到进一步细化组织及沉淀强化的作用。添加(TiO2+B4C+C+Al)混合粉末后,涂层组织明显细化且树枝晶数量减少,并且随着添加量增多,组织越细小。TiC-TiB2增强复合涂层显微硬度在720~760HV0.2之间,比不含TiC-TiB2的涂层提高了30%左右,耐磨性明显提高,混合粉末添加质量分数为50%时耐磨性最好。     

激光熔覆法制备复合纳米氧化锆涂层

以自制的氧化锆溶胶和氧化锆纳米粉为原料,采用激光熔覆法,通过控制激光能量,在不锈钢表面形成复合纳米氧化锆涂层.结果表明:粉体与溶胶的结合减少了粉体的扩散和体积收缩,得到与不锈钢结合良好且无开裂的涂层.