不同参数下激光重熔Cr_3C_2-NiCr涂层冲蚀磨损性能研究

采用超音速火焰喷涂技术在低碳钢表而喷涂Cr_3C_2-NiCr涂层,然后在不同工艺参数下对其进行激光重熔处理.考察不同重熔参数下涂层的冲蚀性能.并与喷涂层对比.结果表明:在激光功率3.0 kW,扫描速率50mm/s的工艺参数下激光重熔.涂层的冲蚀失重最小.所形成的涂层表面均匀性较好;重熔层的致密度要优于喷涂层,重熔后涂层由机械结合转变为冶金结合;南于表面氧化层的存在和内部冶金结合的形成,重熔层硬度较喷涂层高.     

TiAl合金表面抗高温氧化涂层研究

研究了TiAl合金表面双层辉光离子渗Cr层、等离子喷涂以及激光重熔MCrAlY涂层在850℃的循环氧化行为.用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS),辉光放电光谱分析仪(GDS)和X射线衍射仪(XRD)分析了涂层氧化前后的表面形貌、微观组织和相组成.结果表明,渗Cr层组织均匀、致密,且与TiAl合金基体为梯度冶金结合;经过激光重熔处理后,等离子喷涂MCrAlY层的片层状组织得以消失,致密性提高;几种涂层均不同程度地提高了TiAl合金的抗高温氧化性能,其中渗Cr层在氧化初期表现出较好的抗氧化性能,但在长期循环氧化过程中存在局部氧化层剥落现象,等离子喷涂MCrAlY层能显著提高TiAl合金的抗高温氧化性能,经过激光重熔后可进一步提高其抗高温氧化性能.     

TC4钛合金表面等离子喷涂Al2O3-13wt%TiO2涂层及激光重熔研究

采用等离子喷涂技术在TC4钛合金表面制备了常规Metco130陶瓷涂层及纳米结构Al2O3-13wt%TiO2涂层,并利用CO2激光器对涂层进行了激光重熔,采用X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜分析(SEM)、微区成分分析(EDAX)及维氏硬度试验研究了激光重熔前后涂层的组织性能变化.结果表明,等离子喷涂涂层与基体形成了较好的机械结合,但涂层中存在孔隙,激光重熔后,重熔层与基体形成了良好的冶金结合,其组织结构更为均匀而致密.采用谢乐公式估算了重熔后涂层中各相的平均粒径,结果表明,等离子喷涂纳米结构的涂层在激光重熔后仍然处于纳米结构.另外,选择合理的激光工艺参数,涂层的硬度得到了较大提高.     

不同工艺制备铁基非晶复合涂层组织与性能研究

分别采用大功率光纤激光器与超音速等离子喷涂设备在45号钢基体表面制备Fe基非晶复合涂层。采用扫描电镜、显微硬度计、X射线衍射仪对熔覆层进行微观组织和成分的研究;并分析熔覆层的显微硬度和耐腐蚀性能。结果表明,激光熔覆涂层成型良好,无明显的孔隙、宏观裂纹等缺陷,熔覆层与基体之间为结合强度较高的冶金结合。超音速等离子喷涂涂层存在一定的气孔、微裂纹等缺陷,涂层与基体之间为机械结合,结合强度相对较弱。激光熔覆层组织为柱状晶、树枝晶和非晶共存组织。激光熔覆层内组织致密,且析出了Fe-Cr、(CrFe)_7C_3化合物等硬质相。超音速等离子喷涂涂层截面形貌为典型的层状结构,涂层的非晶含量明显高于激光熔覆涂层,但由于其内部的孔隙和微裂纹,使激光熔覆涂层耐腐蚀性能优于超音速等离子喷涂涂层。     

TC4钛合金表面等离子喷涂Al2O3-13wt％TiO2涂层及激光重熔研究

采用等离子喷涂技术在TC4钛合金表面制备了常规Metco130陶瓷涂层及纳米结构Al2O3-13wt％TiO2涂层，并利用CO2激光器对涂层进行了激光重熔，采用X射线衍射分析（XRD）、扫描电镜分析（SEM）、微区成分分析（EDAX）及维氏硬度试验研究了激光重熔前后涂层的组织性能变化。结果表明，等离子喷涂涂层与基体形成了较好的机械结合，但涂层中存在孔隙，激光重熔后，重熔层与基体形成了良好的冶金结合，其组织结构更为均匀而致密。采用谢乐公式估算了重熔后涂层中各相的平均粒径，结果表明，等离子喷涂纳米结构的涂层在激光重熔后仍然处于纳米结构。另外，选择合理的激光工艺参数，涂层的硬度得到了较大提高。     

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。     

激光重熔对电弧喷涂含非晶相铁基涂层性能的影响

目的提高电弧喷涂含非晶相Fe基涂层的抗冲蚀及耐腐蚀性能。方法采用YAG脉冲激光器对电弧喷涂含非晶相Fe基涂层进行激光重熔处理。通过X-ray、SEM、冲蚀磨损和电化学等检测手段,研究该涂层重熔后的组织结构、冲蚀磨损性能和耐腐蚀性能。结果电弧喷涂含非晶相Fe基涂层经激光重熔后发生了晶化,并随着功率的增加,非晶含量降低,硬度也降低。重熔后,涂层与基体的结合方式由之前的机械咬合转变为冶金结合,涂层的致密度明显提高,组织缺陷减少。与喷涂层相比,0.3k W激光重熔涂层的抗冲蚀性能在30°攻角下可提高3倍,在90°攻角下可提高将近6倍。重熔层的冲蚀磨损机制在低冲角时以显微切削为主,高冲角时则以挤压破碎为主。随着激光功率的增加,重熔涂层的抗冲蚀性能降低。同时,在3.5%NaCl溶液中,重熔层的耐蚀性能随重熔激光功率的提高而提高,并且重熔层的腐蚀电流密度比喷涂层明显降低。结论激光重熔不但改善了电弧喷涂含非晶相Fe基涂层与基体间的结合状态,同时也增强了涂层的耐蚀和耐磨性能,是一种有效提升涂层性能的后处理工艺。     

NiCoCrAlY粘结层喷涂工艺对8YSZ热障涂层抗氧化性能的影响

目的 提高热障涂层粘结层的抗高温氧化性能。方法 分别采用爆炸喷涂和等离子喷涂工艺制备了不同结构的NiCoCrAlY粘结层,之后通过等离子喷涂制备8YSZ陶瓷层,分析了两种粘结层结构的热障涂层的抗高温氧化性能。利用XRD、SEM和EDS对涂层物相、微观结构和成分进行分析,并对其与基体结合状态、抗高温氧化性能进行研究。结果 爆炸喷涂粘结层内部组织致密,缺陷较少,与基体结合处孔隙少;而等离子喷涂粘结层内部的层状特征明显,孔隙较多,表面粗糙度较低。爆炸喷涂粘结层氧化5 h后,表面生成了一层富Al2O3的致密氧化物膜;而等离子喷涂粘结层表面形成了富NiO、CoO、Cr2O3和Ni(Cr,Al)2O4的氧化物层,并出现了许多微裂纹和片层状氧化物。爆炸喷涂制备的热障涂层试样在前5 h氧化增重速率高于等离子喷涂试样,随后变平缓,而等离子喷涂试样氧化速率依然较高。爆炸喷涂热障涂层的热生长氧化物层（Thermally grown oxide, TGO）经50 h氧化后,仍呈连续状,厚度均匀,粘结层内氧化物缺陷较少。结论 爆炸喷涂粘结层组织均匀、致密,喷涂时涂层的氧化以及热处理的内氧化较少,使得足够的Al较快速地在粘结层表面形成致密的氧化铝,表面一定厚度的氧化铝层抑制了氧和其他金属原子的相向扩散反应,提高了涂层的抗高温氧化性能。     

重熔对NiCrBSi涂层组织及高温耐磨性能的影响

目的改善Ni Cr BSi涂层的组织及高温耐磨性能。方法采用等离子喷涂在45号钢基体上制备Ni Cr BSi涂层,并用氩弧对其进行重熔处理。利用扫描电子显微镜、能谱仪和X射线衍射仪对喷涂层与重熔层的形貌、微观组织、成分与物相进行分析。采用显微硬度仪与纳米压痕仪测试涂层的硬度、弹性模量,并计算出涂层的断裂韧性。通过室温、300℃、500℃的摩擦磨损试验评价和比较喷涂层与重熔层的耐磨性能。结果重熔层各元素分布较均匀,主要由γ-(Fe,Ni)、Cr2B、Mn5Si2和α-Fe等物相组成。重熔层由喷涂层的层状结构转变为致密的铸态组织,孔隙率由7.2%降低至0.4%,重熔层与基体之间形成了冶金结合。涂层重熔后硬度由724HV降低至608HV,但是弹性模量与断裂韧性分别由161.15 GPa和0.63 MPa·m~(1/2)提高至195.92 GPa和7.18 MPa·m~(1/2)。结论重熔处理改善了涂层的组织,使得重熔层在室温、300℃、500℃的耐磨性能均优于喷涂层。随着温度的升高,喷涂层氧化脱落越来越严重,而重熔层无明显氧化脱落。     

激光重熔对Fe基非晶合金涂层抗冲蚀性能的影响

采用YAG脉冲激光器对电弧喷涂Fe基非晶涂层进行激光重熔处理。通过X-ray、SEM、冲蚀磨损和硬度测量仪等检测手段,研究非晶合金涂层在重熔后的组织结构、硬度和抗冲蚀性能的变化。结果表明:电弧喷涂铁基非晶合金在激光重熔后发生晶化,重熔层非晶含量随功率升高而降低。激光重熔基本消除了非晶涂层的层状结构、残余的气孔和裂纹,平整了涂层表面,提高了涂层韧性,显著改善了涂层的抗冲蚀性能。对喷涂1层的非晶涂层进行重熔时,重熔层的冲蚀磨损量约为喷涂层的1/10,约为基体Q345的1/5。对喷涂5层的非晶涂层进行重熔时,选择0. 1 kW低功率有利于获得较好的抗冲蚀性能。当涂层较厚而激光重熔未熔透时,涂层内应力会随激光功率增大而升高,并导致涂层开裂。当5层非晶涂层被熔透时,抗冲蚀性能显著提高。     

氩弧熔覆WC-钢结硬质合金涂层组织性能研究

采用改进的电弧喷涂技术和氩弧重熔工艺在45钢基体上制备WC-钢基复合熔覆层.利用光学显微镜、SEM、XRD对复合层的组织和磨损表面进行分析;用MM-200型磨损试验机测试了熔覆层在室温下的干滑动摩擦磨损行为特性,并探讨了其磨损机理.结果表明,电弧喷涂层由堆积的变形粒子组成,与基体为机械结合,涂层具有层状叠加组织结构,其中孔隙较多.重熔后所得熔覆层中弥散分布着强化相粒子,与基体为冶金结合,组织致密,缺陷少:熔覆层磨损机制主要为微切削和轻微剥落.     

激光重熔对Al2O3-40% TiO2等离子喷涂层耐冲蚀性能的影响

利用等离子喷涂方法制备Al₂O₃-40% TiO₂涂层,对涂层进行激光重熔处理.分别对等离子喷涂层和激光重熔涂层进行耐冲蚀磨损性能试验,研究了激光重熔对Al₂O₃-40% TiO₂等离子喷涂层耐冲蚀性能的影响.结果表明,激光重熔消除了Al₂O₃-40% TiO₂等离子喷涂层的层状结构,使得等离子喷涂层中γ-Al₂O₃转变为α-Al₂O₃,形成了α-Al₂O₃+TiAl₂O₅稳定结构.激光重熔后的涂层组织致密均匀、硬度高,具有冶金结合特征,使得耐冲蚀性能得到极大提高,其磨损特征为冲蚀粒子冲击作用下产生的裂纹、破碎与块状剥落.     

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。     

超高强钢表面激光和等离子制备钕和镍基复合涂层界面的控形模拟研究

针对激光重熔等离子喷涂制备的耐磨防腐涂层与超高强钢基体结合界面的形貌控制问题,建立了激光重熔等离子喷涂制备的钕基和镍基复合涂层的数值模型,模型中考虑了材料不同温度下的热物理性能参数、不同温度下的相变潜热及激光热源等因素的综合影响。结果表明:随着激光功率的增加,涂层与基体结合界面的熔池形貌由扁平状逐渐过渡到月牙形与扁平形的复合形貌,这是由于等离子喷涂制备的涂层与基体的熔点及热物理性能参数等因素存在差异;随着激光扫描速度的增加,涂层与基体结合界面处的扁平形熔池和月牙形熔池的宽度降低,最大温度梯度增加;激光重熔过程中喷涂构件厚度方向的等值线疏密程度不同,呈现出"减小-增大-减小"的变化趋势。     

超音速火焰喷涂制备Cr涂层及其高温氧化性能

目的 探索一种高效制备核电用包壳材料锆合金表面涂层的方法,以应对反应堆失水事故,提高核电安全性。方法 采用超音速火焰喷涂技术在Zr-4合金表面制备Cr涂层,高温氧化试验在1 200 ℃空气中进行,氧化时间30 min。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)研究Cr涂层氧化前后的结构和显微组织。采用划痕法测试涂层与基体结合力。采用金相显微镜(OM)观察划痕形貌。结果 采用HVOF技术可以在锆合金基体上制备的涂层主要为体心立方结构的金属Cr同时含有约21.9%密排六方结构(HCP)的Cr2O3。抛光可以减少Cr2O3至约10.1%。涂层由层状结构、未熔颗粒和少量孔隙组成。Cr2O3主要分布在层状结构中,未熔颗粒形成的不规则块状结构基本不含氧,主要为金属Cr。涂层与基体的结合力为77~94 N。喷涂工艺参数为煤油流量23 L/h、氧气流量880 L/h、喷涂距离330 mm的涂层样品结合力最高,为94 N。在1 200 ℃空气中氧化30 min后,涂层靠近基体界面处形成11~14 μm厚的连续致密层,而靠近界面处的基体衬度变暗,能谱信息显示含有Cr,因此判断该区域为Zr-Cr过渡层,厚度约为5 μm,说明存在基体与涂层的互扩散层,且Zr向涂层的扩散速率明显大于Cr向基体的扩散速度。有Cr涂层的Zr基体没有发生氧化,涂层内部也基本没有氧化,而没有涂层覆盖的基体氧化层厚度在120 μm以上。结论 采用HVOF可以在锆合金表面制备出结构致密、与基体结合紧密且抗高温氧化性能优良的金属Cr涂层。     

激光重熔低压等离子喷涂MoB/CoCr梯度涂层组织与性能研究

采用低压等离子喷涂技术在310S不锈钢表面制备MoB/CoCr梯度涂层,然后对MoB/CoCr涂层进行激光重熔处理,对重熔后涂层的组织结构及性能进行了研究。研究结果表明,激光重熔后,涂层表面平整致密,截面的显微组织呈树枝晶—胞状晶—平面晶过渡;激光重熔过程中,微熔的310S基体元素与熔化的涂层元素发生对流扩散现象,涂层中出现Fe元素成分;激光重熔后,MoB/CoCr层的硬度明显提高。     

激光重熔热障涂层TGO生长与抗高温氧化机制

激光重熔是提高热障涂层(TBC)陶瓷层致密度进而减少氧气传输通道的有效途径。本文将TBC陶瓷层表面进行激光重熔,通过1100℃高温氧化实验,研究重熔层对TBC热生长氧化物(TGO)的影响规律,阐明了激光重熔对提高TBC抗高温氧化性能的作用机理。结果表明：喷涂态TBC(AS-TBC)、重熔态TBC(LR-TBC)的TGO厚度及氧化增重均随氧化时间的延长而增长。重熔层能消除部分喷涂缺陷,降低陶瓷层表面粗糙度,减少涂层与氧气的接触面积。经过激光重熔的陶瓷层更加致密,促使层内粒子间隙愈合,而且重熔层的裂纹缩小甚至闭合提高了LR-TBC的应变容限,从而抑制了LR-TBC中氧通过孔隙与裂纹向黏接层的渗透,延缓了氧化中后期TGO的生长,使其直至氧化结束始终保持单一Al₂O₃层的TGO结构。最终,LR-TBC的抛物线氧化速率K_p相比AS-TBC下降了9.00%。     

镁合金表面等离子喷涂+激光重熔Al-Si基纳米Si_3N_4复合涂层

为了改善镁合金表面的性能,将等离子喷涂和激光重熔技术相结合,利用5 kW横流连续CO2激光器,在AZ31B镁合金表面进行了激光重熔Al-Si+1%nano-Si3N4等离子喷涂复合涂层的试验研究。通过扫描电子显微镜、能谱分析仪、X射线衍射仪分析了重熔层的组织、成分分布和重熔前后的物相及结合界面,用显微硬度仪和电化学工作站测试并对比复合涂层重熔前后的硬度和腐蚀性能。结果表明,等离子喷涂层经激光重熔后与镁基体达到了良好的冶金结合,在激光作用下,重熔层析出的金属间化合物AlN、Mg2Si及弥散的铝硅固溶体强化相有效提高了其显微硬度,最高值达到514 HV0.05,是基体的10倍。在析出强化相作用下,重熔层的耐蚀性得到明显提高,自腐蚀电流较喷涂层和镁基体降低一个数量级。     

等离子喷涂-重熔NiCrBSi涂层的显微组织与耐磨性能

采用等离子喷涂和等离子重熔技术,在2Cr13基体表面制备2mm厚的自熔性NiCrBSi涂层。利用扫描电镜、X射线衍射仪和能谱仪研究涂层形貌、微观组织和微区成分的演变规律,采用拉伸和硬度试验测试涂层的结合强度和显微硬度,通过室温和高温摩擦磨损试验评价和比较涂层与基体的耐磨性能。结果表明,重熔前后涂层都是由γ-Ni固溶体以及Ni₃B,CrB,Cr₂B,Cr₇C₃和Cr₂₃C₆等组成;重熔涂层由层状喷涂态转变为致密的铸造态,涂层组织和力学性能大大提高,结合强度和显微硬度分别高达200MPa和1010HV。重熔涂层的耐磨性显著优于2Cr13基体,其600℃时的磨损体积仅为基体的20%。