27SiMn钢表面激光熔覆304不锈钢的组织和性能

利用激光熔覆技术在液压支架立柱母材27SiMn钢表面进行了不同激光功率的单道激光熔覆304不锈钢试验,选择出熔覆层质量最佳时的激光功率,并在该功率下进行多层累加激光熔覆304不锈钢试验。分析了熔覆层材料的显微组织,对比分析了27SiMn钢基体和304不锈钢熔覆层的拉伸性能和断口形貌。结果表明,熔覆层和基体之间实现了良好的冶金结合,熔覆层材料中呈现出了具有典型定向凝固特征的柱状晶;熔覆层材料的抗拉强度与基体相当,伸长率明显高于基体;熔覆层和基体材料的拉伸断口处均出现了具有典型塑性断裂特征的韧窝,且熔覆层材料的韧窝尺寸及深度明显大于基体材料。     

光纤激光熔覆铁基合金粉末对45钢表面组织和性能的影响

利用IPG-3000 W光纤连续激光器和激光同轴送粉方式在45钢表面熔覆铁基合金粉末,利用金相显微镜、显微硬度计、X射线衍射仪等,分析研究激光熔覆铁基合金粉末对45钢微观组织、显微硬度的影响。结果表明:45钢光纤激光熔覆层的微观组织为胞状晶、柱状晶、树枝晶和等轴晶,主要物相为Ni-Cr-Fe、γ-[Fe,Ni];当激光功率为600 W,扫描速度为0.3 m/s,送粉速率为0.8 g/h,靠近结合面一侧的熔覆层处最大硬度值为560 HV。对比单道和多道搭接熔覆层硬度,发现多道搭接熔覆层硬度较单道熔覆层硬度降低10~40 HV     

液压支架立柱27SiMn激光熔覆铁基合金涂层的性能

采用CO2激光器在液压支架立柱母材27SiMn表面制备了JG-2、JG-3铁基合金熔覆层,分别对其微观组织、成分分布、显微硬度、耐磨性、耐蚀性等进行测定与分析。结果表明:JG-2、JG-3熔覆层无裂纹,与基体呈冶金结合,组织均匀,为较发达的细密枝晶组织;JG-2熔覆层的主要组成相为α-(Fe,Ni)固溶体、Fe4Ni3等,JG-3熔覆层的主要组成相为α-Fe、Fe-Cr、FeCr0.29Ni0.16C0.06等;JG-3熔覆层的平均硬度为609HV10,JG-2熔覆层的平均硬度为542HV10;JG-3熔覆层的磨损失重约为JG-2熔覆层的1/2、立柱母材27SiMn的1/4;极化曲线及参数显示,JG-2熔覆层的耐腐蚀性能更好。     

45钢表面激光熔覆铁基合金涂层显微组织与性能

采用激光熔覆技术在45钢表面制备铁基合金涂层,分析了激光熔覆层的微观组织,测试了其显微硬度及摩擦磨损性能.结果表明:激光熔覆区为细小的树枝晶,组织均匀致密,并有硬质点弥散分布,使得表面硬度和耐磨性大幅度提高.     

27SiMn钢表面激光熔覆的数值模拟与验证

在27SiMn钢表面激光熔覆铁基合金粉末,对激光熔覆成形过程中移动高斯热源作用下的温度场利用ANSYS有限元分析软件进行模拟,并建立了三维模型。进行单因素动态模拟,探讨了各工艺参数对温度场的影响。通过设计三水平三因素的正交试验来验证模拟结果的准确性。结果表明:熔池中心的温度最高。当扫描速度一定时,熔池内最高温度与激光功率成正比例关系;当激光功率不变时,激光扫描速度与熔池内最高温度成反比例关系;不同搭接率对熔池内的最高温度影响较为有限。不同时刻下的温度场激光移动热源中心前方的温度梯度大于激光移动热源中心后方的温度梯度。在激光熔覆过程中,当激光功率为2500 W,扫描速度在16 mm/s,搭接率为1/2时,可得到与基体具有良好冶金结合的熔覆层。     

激光功率对铁基合金熔覆层组织及性能的影响

选取5种不同的激光功率(1000、1200、1400、1600和1800 W)在Q235碳素钢表面制备铁基合金熔覆层,利用光学显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)技术、显微维氏硬度计和往复摩擦磨损试验机等研究了熔覆层的组织、力学性能和摩擦磨损性能。结果表明：熔覆层组织由枝晶内马氏体、枝晶间铁素体与部分残留奥氏体构成。随着激光功率的增加,熔覆层的厚度与稀释率增加,二次枝晶界面逐渐大量溶解,残留奥氏体量不断降低。当激光功率为1200 W时,熔覆层的平均硬度最高,为606.4 HV0.5,是基材硬度的3.6倍,磨损体积与磨损率最小,表现出良好的耐磨性能。熔覆层磨损机制是磨粒磨损与黏着磨损。     

多道激光熔覆铁基合金的组织和性能

在球铁基体上激光熔覆铁基合金，对多道搭接时激光熔池的凝固速率、“二次加热”效应以及熔体的对流行为对搭接熔覆层组织、成分、性能的影响进行了分析。结果表明，搭接熔覆获得的熔覆层组织随扫描次序前后而粗大，稀释率逐渐增加，硬度值相应降低。搭接熔覆层组织分界不明显，与基体结合处为波形界面，达到冶金结合。     

40CrNiMoA钢表面激光熔覆铁基合金的组织及力学性能研究

利用激光熔覆技术在40CrNiMoA钢表面制备铁基合金熔覆层。利用显微硬度计测试熔覆层的硬度;利用万能力学实验机进行拉伸实验,测试了熔覆层的力学性能;利用SEM观察熔覆层表面及断口的显微组织。结果表明:激光熔覆铁基合金组织表面平整光滑、无气孔、无裂纹,具有金属光泽,与基体形成良好的冶金结合。熔覆层表层到底部的显微组织依次为等轴晶、树枝晶和柱状晶,激光熔覆层的整体硬度均高于基体。熔覆层的抗拉强度、屈服强度、伸长率分别为990 MPa、693 MPa、18.2%,断口呈现大量韧窝,实现了强度和塑性的同步增强。40CrNiMoA钢表面熔覆铁基合金组织能够有效地改善力学性能,以达到延长其使用寿命的目的。     

激光功率对低碳钢表面激光熔覆钛合金涂层组织和性能的影响

目的 利用激光熔覆简便、高效的特点,在低碳钢表面开发低成本、短流程的耐蚀钛合金涂层,拓宽钛合金在海洋工程装备上的应用。方法 选择球形纯钛粉末,采用同步送粉式激光熔覆技术在低碳钢表面制备一层薄的钛合金涂层。通过单色红外测温仪对熔池的温度变化进行监测。利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)等表征涂层的宏观形貌、微观形貌和相组成。借助万能试验机和维氏硬度计测试涂层的结合强度、剪切强度和硬度。使用电化学工作站在NaCl(质量分数3.5%)溶液中测试涂层的极化曲线和阻抗(EIS),以评价涂层的耐蚀性能。结果 采用激光熔覆技术在低碳钢表面成功制备了一层薄的耐蚀钛合金涂层。激光功率的选择对在低碳钢表面制备性能良好的钛合金涂层至关重要。一方面,激光功率会影响熔池的温度演变,随着功率的降低,熔池的最高温度降低,熔池寿命缩短。通过引入粉末沉积密度(ρ_PDD)和单位面积有效能量输入(E_eff)进一步描述工艺参数与涂层质量之间的关系。结果表明,在ρ_PDD(0.009 g/mm²     

2Cr13钢表面激光熔覆Co基合金组织及其性能

采用横流连续波2kW CO2激光在2Cr13不锈钢表面进行激光熔覆处理,对熔履层的组织结构、磨损及高温和PbSO4盐热腐蚀性能进行了系统研究。试验结果表明,表面激光熔覆Co基合金后,其耐磨粒磨损性能、高温PbSO4盐热腐蚀性能均提高了2.5倍以上,熔覆层的热腐蚀机制是沿晶腐蚀及硫化-氧化循环进行造成的剥落型腐蚀破坏。     

激光熔覆铁基合金涂层的组织及耐蚀性能

采用激光熔覆技术在DH36钢基体上制备铁基合金涂层,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、显微硬度计等手段对涂层的物相结构、显微组织和显微硬度进行分析,采用极化曲线对比分析Fe基涂层和基体在人工海水中的耐蚀性。结果表明:涂层和基体结合良好,涂层中生成(Cr,Fe)_7C_3、Fe_3C硬质相和双重致密的氧化膜,涂层的结合区主要为平面晶和定向向上生长的柱状晶,中上部为细小的树枝晶,由于合金元素的固溶强化、碳化物的弥散强化和细晶强化的共同作用,涂层的平均显微硬度为1 026.11 HV_(0.2),为基体硬度的5.21倍,涂层的耐蚀性明显改善。     

双相不锈钢表面激光熔覆钴基合金组织和性能研究

目的提高2205双相不锈钢的耐磨性和耐腐蚀性能。方法采用激光熔覆技术,在2205双相不锈钢基体表面制备钴基合金熔覆层。用X射线衍射仪、光学显微镜检测钴基合金熔覆层的相组成和显微组织,用能谱仪测定熔覆层和基体界面区域的Fe和Cr元素分布,确定熔覆层界面过渡区域的宽度。用显微硬度计和湿砂磨粒磨损试验机,测试熔覆层硬度和耐磨性能。采用扫描电镜观察摩擦表面的磨损特性,分析钴基合金熔覆层的磨损机理。用电化学工作站测试熔覆层的电化学腐蚀特性,并用2205双相不锈钢作为对比试样做相应的性能试验。结果熔覆层由γ-Co固溶体和少量的Cr7C3、Cr2Ni3化合物相组成,界面处的熔覆层相组织是少量的平面晶和胞状晶,其他区域是发达的树枝晶。由于熔覆层由多道搭接和多层熔覆形成,树枝晶生长有方向性,但不是成固定的方向,并出现明显的分层现象。熔覆层过渡区范围为50μm左右,熔覆层平均显微硬度达477HV(0.1),远高于2205双相不锈钢基体(265HV(0.1))。当磨程达到3354m时,熔覆层的质量损失仅为10.3 mg,约为基体质量损失的1/3。在3.5%NaCl溶液中,熔覆层具有较高的极化电阻与电荷转移电阻和较小的自腐蚀电流。结论熔覆层组织致密,无气孔、裂纹等缺陷,与基体呈良好的冶金结合,钴基合金熔覆层具有良好的耐磨粒磨损性能和耐腐蚀性能。     

铜合金表面激光熔覆Fe铁基合金研究

采用激光熔覆技术在QA19-4铝青铜合金表面激光熔覆Fe基合金。采用OM、XRD、显微硬度计对熔覆层的组织、物相和硬度进行分析,测试了铝青铜基体、Fe基激光熔覆层的冲蚀磨损性能。结果表明:激光熔覆层与铝青铜基体形成了冶金结合,无孔洞、夹杂和裂纹等缺陷,熔覆层中主要组织为γ-(Fe-Ni)、CrFe_4、Cu_(3.8)Ni等。熔覆层显微硬度最高为498 HV,平均显微硬度320 HV,是基体硬度的2倍;随冲蚀时间的延长,熔覆层失重量比QA19-4铝青铜基体的失重量要低得多,熔覆层的耐磨性比基体组织的耐磨性提高了近2倍,激光熔覆层的冲蚀耐磨性能得到明显提高。     

304LN不锈钢表面激光熔覆钴基合金组织和性能

为了提高304LN不锈钢的耐磨性,延长控制棒导向筒组件使用寿命,采用激光熔覆技术在304LN不锈钢表面制备了Stellite 6钴基熔覆层.利用光学显微镜(OM)、能谱仪(EDS)、显微硬度计、摩擦磨损试验机、腐蚀试验装置等多种试验测试设备,分析了熔覆层组织形貌、成分、显微硬度、摩擦磨损性能及腐蚀行为,确定了多道多层钴基熔覆层的工艺参数.结果表明,熔覆层与基体之间形成了冶金结合,显微组织主要由平面晶区、胞状和柱状晶区、树枝晶区和等轴晶区组成.熔覆层硬度为500 ~ 550 HV,摩擦磨损系数为0.30 ~ 0.35,熔覆层均匀腐蚀速率和缝隙腐蚀速率分别为0.153 和0.143 mg/(dm2·d). 激光熔覆钴基合金可以有效提高304LN不锈钢表面的硬度、耐磨性能和耐腐蚀性能.     

紫铜表面激光熔覆镍基合金的组织与性能

利用激光熔覆技术在紫铜表面制备镍基合金涂层。采用SEM、XRD、EDS、显微维氏硬度计进行组织结构和硬度分析,并测试了紫铜基体、镍基熔覆层的耐冲蚀磨损性能。结果表明:激光熔覆层与铜基体形成冶金结合,组织致密、晶粒细小、无裂纹、孔隙、夹杂等缺陷,熔覆层内具有等轴晶、树枝晶及平面晶等不同结构,并有Cr、Ni、B等强化相颗粒。当冲蚀角为60°时紫铜基体和熔覆层的质量损失率都比较大,随着冲蚀时间的增加,熔覆层质量损失率比紫铜的质量损失率要低得多,激光熔覆层的耐磨性比基体组织的耐磨性提高了近3倍,激光熔覆层的耐冲蚀磨损性能得到明显提高。     

45钢表面激光熔覆WC/Ni基合金复合覆层的组织和性能

基于替代镀硬铬工艺在核电硬密封领域中的应用,采用半导体激光器通过侧向送粉,在45钢表面制备了无孔洞和裂纹缺陷的WC/Ni基合金复合覆层。微观结构观察显示WC硬质相以球状和块状弥散镶嵌在韧性Ni基合金母体中,获得了高硬度和高韧性的良好匹配;覆层横截面组织呈梯度分布,底部近基体界面处为柱状晶和平面晶,逐渐过渡到中部树枝状亚共晶,表层组织为等轴晶。球磨摩擦磨损试验结果显示,复合覆层的摩擦因数及比磨损率均较45钢基体分别降低48.3%和96.4%,其磨损形式以轻微磨粒磨损和氧化磨损为主。     

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。     

GCr15钢的激光熔覆铁基合金研究

冷轧辊等高碳钢机械零件在运行中易因严重的磨损或疲劳剥落而报废,如将其修复,则可延长其使用寿命。在常用于制作冷轧辊的GCr15钢上,采用激光熔覆技术,以不同的工艺参数(包括激光扫描速率、送粉速率和搭接率)制备了由内层(LC)和外层(HC)组成的铁基合金梯度熔覆层。采用X射线衍射(XRD)、光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)研究了熔覆层的显微组织、相成分,采用硬度计、磨损仪和台阶仪测定了熔覆层的硬度梯度和耐磨性能。结果表明:HC合金层主要由α-Fe、Cr_7C_3以及γ-Fe组成,熔覆层厚度为3～5mm,硬度梯度较平缓,无裂纹等缺陷。随着激光扫描速率的增大,HC层的组织细化,硬度和耐磨性提高。以130 mm/min扫描速率制备的熔覆层截面硬度高达800HV0.3,以70mm/min、90mm/min、130mm/min和170mm/min的扫描速率制备的熔覆层体积磨损率分别为1.63、1.50、1.32和1.33(×10~(-14)m~3/Nm),其摩擦因数分别为0.57、0.74、0.71和0.69。只要激光熔覆工艺参数恰当,GCr15钢的铁基合金熔覆层就具有细小的组织、高硬度和良好的耐磨性能。结果表明,采用激光熔覆技术修复磨损的冷轧辊等高碳钢零件是可行的。     

扫描速度对不锈钢激光熔覆铁基合金涂层组织与性能的影响

在SUS304不锈钢板表面进行单道激光熔覆试验,通过金相分析、扫描电镜、显微硬度及残余应力测定等方法和手段,分析不同扫描速度下涂层的宏观形貌、微观组织与性能。研究表明,随着扫描速度的增加,熔覆层表面枝状晶细化,熔覆层与基体的结合性好,硬度提高,残余应力低;在扫描速度为100 mm/min时,熔覆层表现出最佳的表面质量和冶金结合性。     

激光功率对27SiMn钢熔覆层组织与性能的影响

为了探寻激光功率对熔覆层组织与性能的影响,设计4种不同激光功率在27SiMn钢表面进行Fe-Cr-Ni熔覆层制备,利用超景深显微仪、显微硬度计、摩擦磨损试验机对熔覆层的显微组织、硬度、磨损量及摩擦因数进行了研究。结果表明,4种激光功率下的试件熔覆层均无气孔裂纹等缺陷,激光功率为1800 W时所制备试件的枝晶生长方向较为一致,激光功率为2400 W时所制备试件熔覆层中部的胞状晶和二次枝晶晶胞较为细小致密;随着激光功率增加,熔覆层的熔宽、熔深和稀释率逐渐增大,而熔高则先增大后减小;熔覆层硬度受激光功率影响较小,但增大激光功率可以提高热影响区硬度;激光功率为2400 W时所制备试件的平均摩擦因数最小、磨损量最少、磨损深度最小,其耐磨性能优良。