激光感应复合熔覆镍基涂层的裂纹研究

采用送粉激光感应复合熔覆技术制备了镍基合金熔覆涂层,研究了涂层的组织和裂纹行为.研究结果表明,镍基合金熔覆层具有很大的裂纹倾向,激光感应复合熔覆中工艺参数对裂纹形态有较大的影响,感应加热可以有效抑制熔覆层的开裂行为,感应能量的加入使熔覆层、热影响区和基体显微硬度有所降低.熔覆过程中主要产生残余热应力,随着感应能量的增加,熔覆层残余拉应力明显减小,当感应能量密度达到36J/mm2时,基体表面温度约为600℃,裂纹完全消除.     

Ni基合金+WC激光熔覆层再加热时的显微组织变化特性

采用Ni基自熔合金+块状WC混合粉末进行送粉激光熔覆并获得熔覆层,对熔覆层在不同温度下加热后空冷至室温,观察相应熔覆层的显微组织变化,结果表明：Ni基自熔合金+WC送粉激光熔覆层不适合在500℃～900℃再加热处理,再此温度区间对熔覆层再加热会导致块状WC出现裂纹。Ni基自熔合金基体的显微组织在700℃以上开始不稳定,发生形态和显微组织结构的变化。熔覆层中的块状WC加热至900℃以上时裂纹会被自行焊合,温度继续升高,块状WC会发生离散,分化成细小的WC颗粒,产生这种现象的根本原因是块状WC具有先天的超细纤维、颗粒混合结构。     

激光熔覆镍基纳米WC/Co复合涂层的断裂韧性Kc的研究

对45钢表面激光熔覆Ni基纳米WC/Co复合涂层的断裂韧性Kc进行了研究。结果表明:激光熔覆Ni基纳米复合涂层的Kc≥18.0MN.m-3/2,而喷焊Ni基WC/Co复合涂层的Kc平均值为8.1 MN.m-3/2(最低值为4.4 MN.m-3/2)。分析认为:在本研究条件下,激光熔覆Ni基纳米WC/Co复合涂层中形成的呈三维网络结构分布的碳化物相及呈弥散分布的超细碳化物相的综合增强作用是该涂层断裂韧性Kc比常规喷焊同样材料(非纳米)涂层的Kc明显提高的主要原因。     

H13/Ni/WC混合粉末梯度熔覆层的激光熔覆制备及耐磨性研究

为了对H13模具钢进行更好的强化和修复,在H13钢基体上采用激光熔覆制备了 H13/Ni/WC混合粉末双层梯度熔覆层,在两层熔覆层的初始粉末中,Ni/WC混合粉末的质量分数分别为15％和30％.测试并比较了基体与熔覆层的显微硬度、高温硬度、热疲劳性能和耐磨损性能,探讨了熔覆层的磨损机理.熔覆层横截面的显微硬度从基体到熔...     

AA7075铝合金表面激光熔覆Zr基复合涂层的组织与磨损行为

为了提高铝合金的磨损性能,采用激光熔覆技术在AA7075铝合金表面熔覆了Zr-Cu-Ni-Al-TiC复合粉末,制备出Zr基复合涂层。采用SEM和XRD技术研究了熔覆层的组织；采用干滑动磨损方法评价了涂层的耐磨性。研究结果表明：熔覆层组织主要由非晶和金属间化合物组成。在非晶相和金属间化合物复合作用下,熔覆层表现出优异的耐磨性,尤其是随着熔覆层中TiC含量的增加,耐磨性得到显著的提高。     

宽带激光熔覆NiWC梯度复合涂层组织与性能

采用自重送粉法,在40Cr钢表面用宽带激光熔覆了NiWC复合梯度涂层。RDX分析表明,NiWC复合梯度涂层熔覆区主要是由γNi、M23C6、M7C3、Ni3B、WC和W2C所构成。涂层组织形貌特征随着由Ni-50%WC、Ni-25%WC、Ni-10%WC和Ni基合金各亚层的渐次过渡而发生明显变化在复合梯度涂层熔覆区各亚层交界处因激光重熔作用其显微硬度明显降低,致使熔覆区沿层深方向出现了几个软化微区;在干滑动摩擦磨损条件下,Ni-WC复合梯度涂层具有很高的耐磨性,其主要磨损机制为磨粒磨损和WC颗粒剥落磨损。     

激光感应复合熔覆界面特性研究

在送粉激光感应复合熔覆试验的基础上,研究了工艺参数对熔覆层与基体结合界面形态及组织结构的影响规律.研究结果表明,激光感应复合熔覆工艺参数对熔覆层与基体界面特性有显著影响.随扫描速度增加,界面形态由平直向波浪形变化;随送粉速率增加,结合界面的平直度增加;扫描速度和送粉速率对界面形态的影响随感应能量增加而减弱.感应作用促使结合界面由波浪起伏状向平直转变,且在界面处形成粗大的柱状树枝晶.     

飞机起落架轴颈模拟试样的激光熔覆

采用三种不同的合金粉末对制造飞机起落架的常用材料30CrMnSiNi2A进行了激光熔覆处理。并与对磨的高频淬火试样进行了环与环的接触疲劳磨损试验,用失重法比较了三种粉末激光熔覆后的耐磨性。并且对其中Ni基试样的熔覆层及过渡层进行了硬度分析、金相组织及性能分析。结果表明:采用激光熔覆工艺能显着提高试样的耐磨性,其中又以含有30%WC的Ni基粉末为最好。     

304不锈钢表面激光熔覆铁基复合涂层的组织与性能研究

在304不锈钢表面预置不同质量分数的Fe60和WC复合粉末，采用光纤激光加工系统制备金属-陶瓷复合熔覆层。分别从宏观形貌、微观组织、物相分析、硬度分布等角度研究涂层的组织结构及性能。结果表明：复合熔覆层冶金结合良好，过渡区、热影响区生成CrC及WC_x等硬质相，提高了熔覆层的硬度，对复合涂层力学性能有显著影响；当WC的质量分数比例为3%时，熔覆涂层的平均硬度为995 HV,约为304不锈钢基体的5倍，且高于其他质量分数比例的复合熔覆层。     

激光熔覆WC/Ni基硬质合金组织结构及耐磨性能研究

为了激光熔覆制造高速线材硬质合金辊环,在Cr12基体上制备WC-Ni基超硬复合材料.用TRUMPF 6000 CO2激光设备,采用同步送粉的方式,进行超硬复合材料的激光熔覆制备,获得与基体冶金结合且无气孔和裂纹等缺陷的熔覆层.使用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)对激光熔覆层进行组织、成分及物相表征.由研究结果可知,激光熔覆层组织主要是γ-Ni、WC、wzC、Ni3B、CrB2等物相组成.激光熔覆WC-Ni基硬质合金为粉末冶金制备的硬质合金磨损性能的0.769倍.从与对磨偶件GCr15圆环的摩擦系数来看,激光熔覆试样的摩擦系数与高质量粉末冶金硬质合金数值相当.     

激光熔覆Ni/WC涂层温度场及形貌模拟

根据同轴送粉激光熔覆的特点,利用有限元软件ANSYS模拟温度场的动态过程,采用生死单元法求得熔覆层形貌的三维模型,模拟中加入了熔覆粉末的温升、激光的衰减、相变潜热以及温度对材料热物理性能的影响等因素的影响作用,并且对温度场的结果进行了分析和试验验证。结果表明,熔池前方温度梯度比后方大,熔池最高温度在短时间之后会基本保持稳定。在高锰钢表面采用4000 W多模光纤激光器熔覆镍包WC复合粉末,涂层组织主要为细化树枝晶,通过对熔覆层横截面形貌、组织形貌、温度场分布的观察分析,验证了模拟结果的准确性,可作为制备涂层的工艺的理论参考。     

激光熔覆原位生长VC-WxC颗粒增强镍基涂层研究

为了提高45#钢表面强度和耐磨性,采用激光熔覆技术制备原位生长VC-WxC颗粒增强镍基涂层。使用金相显微镜、扫描电镜、电子能谱和X射线衍射仪对熔覆层显微组织和物相进行了分析,并对熔覆层显微硬度及摩擦性能进行了测试。在适当工艺条件下,熔覆层成形良好,涂层与基体呈现良好的冶金结合;熔覆层底部组织为定向生长的 γ(NiFe)树枝晶,熔覆层中上部组织为VC,W2C,WC和Cr3C2相,均匀分布于γ(NiFe)树枝晶基体中;熔覆层具有极高的硬度(平均HV0.31400),耐磨性是纯Ni60涂层的6倍。结果表明,其硬度和耐磨性的提高归因于涂层中大量的VC,W2C,WC和Cr3C2相的生成,并均匀分布于涂层的基体中。     

激光熔覆Ni基WC/Cr_3C_2涂层显微组织和耐蚀性研究

利用大功率CO2激光器在45钢表面激光熔覆制备Ni基WC/Cr3C2涂层。使用电子探针(EPMA)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和M352电化学测试系统对熔覆层成分、物相组成、显微组织和耐蚀性进行研究。结果表明,Ni基WC/Cr3C2熔覆层表面光亮无裂纹,润湿性和脱渣性良好。熔覆层主要由Cr2Ni3、γ-(Fe,Ni)、Ni17W3、Fe0.64Ni0.36、WC、Cr7C3和CrSi2等物相组成。熔覆层底部为发达的树枝晶,树枝晶和枝晶间都含有大量的Fe元素;中部为γ-(Fe,Ni)基体上分布着大量长条状碳化物Cr7C3以及少量零散分布的菊花状硅化物CrSi2等强化相;顶部组织与中部相似,但晶粒更加细小致密。Ni基WC/Cr3C2熔覆层自腐蚀电位为-395.9 mV,自腐蚀电流密度为2.75μA/cm2,耐蚀性较Ni基WC涂层明显提高。     

镍基碳化钨金属陶瓷激光熔覆层开裂性的研究

利用２ｋＷＣＯ２激光器在Ａ３钢板上进行Ｎｉ基ＷＣ金属陶瓷的激光熔覆试验，研究了在不同工艺条件及碳化钨含量下熔覆层的开裂性能。结果表明，碳化钨金属陶瓷激光熔覆层中碳化钨本身成了裂纹产生与扩展的薄弱环节，但碳化钨含量较高时熔覆层裂纹率反而降低。试验结果还显示，不同碳化钨含量下，熔覆层的宏观裂纹数目随激光扫描速度的变化规律不同     

MgO对镍基碳化钨金属陶瓷激光熔覆层组织和耐磨性的影响

采用G112+镍包碳化钨复合合金粉末在45＃钢基材表面进行激光熔覆。对比研究了添加不同含量MgO在不同激光功率条件下对激光熔覆层的宏观形貌、显微组织、硬度分布及摩擦学性能的影响。实验表明:适量MgO的加入能使镍基碳化钨金属陶瓷熔覆层中的裂纹大为减少甚至消失,熔覆层组织得到细化。在同样的摩擦条件下,掺入0.15％MgO的激光熔覆层的摩擦系数与未掺入MgO的摩擦系数相比,随时间的变化量很小。MgO添加剂具有减摩抗磨作用。     

送粉激光熔覆ZrO2/Ni60复合涂层工艺与性能

采用送粉激光熔覆工艺分别制备了含 5 %和 10 %氧化锆陶瓷的强韧化镍基自熔合金涂层 ,考察了氧化锆含量 ,以及工艺参数对熔覆层组织结构与性能的关系 ,结果表明 :氧化锆掺杂涂层的组织特征取决于熔池的流动性 ,由于氧化锆的密度较镍基自熔合金的要小许多 ,因此在激光束提供的能量超过一定量之后 ,则会出现分层的组织结构 ,反之则可获得均匀的两相复合组织结构。最后给出了获得均匀组织结构的工艺方案     

激光熔覆高温合金及其应用

高温工模具的失效方式主要为工作面的热磨损和氧化热疲劳。针对这一特点，选用镍基高温合金＋ＷＣ和ＭＣｒＡＩＹ合金（Ｍ＝Ｎｉ，Ｃｏ）＋ＷＣ进行激光熔覆试验，并对激光熔覆层进行组织性能测试。结果表明，镍基高温合金＋ＷＣ有较高的热强性，而ＭＣｒＡＩＹ＋ＷＣ则有较佳的抗氧化性。将两类合金激光熔覆层应用于无缝钢管顶头上提高使用寿命１～４倍。其中以ＭＣｒＡＩＹ合金＋１０％ＷＣ激光熔覆顶头寿命最长。     

激光熔覆复合涂层WC对裂纹产生机理影响研究

为了研究复合涂层中碳化钨(WC)组织演变对裂纹产生的影响机理, 采用单层激光熔覆、过渡层梯度熔覆与双层熔覆制备3种Ni50A/WC复合涂层对比的方法, 分析涂层的形貌与组织、裂纹产生特点以及原因, 探究WC的组织演变对裂纹产生的影响。结果表明, 不同熔覆方法的WC组织演变对裂纹产生的影响主要由残余WC颗粒内部开裂形成裂纹源、硬质相元素引起成分偏析等作用组成; 双层熔覆、梯度熔覆涂层与单层熔覆涂层相比, 由于粉末吸收了更多的能量, 残余WC颗粒含量降低了32.7%与37.9%, 减少了涂层内部裂纹源; 共晶化合物的W元素质量分数也从单层熔覆涂层的0.534分别下降到双层熔覆涂层的0.417与梯度熔覆涂层的0.386, 降低了硬质相元素集中程度, 减少了涂层成分偏析, 降低了涂层开裂敏感性。该研究对改善激光熔覆复合涂层的开裂问题、提高复合涂层的成品率有一定的指导意义。     

激光熔覆原位生成B4C颗粒增强镍基复合涂层的研究

采用自动送粉工艺,在A3钢表面制备出原位生成B4C颗粒增强的镍基激光熔覆层.使用扫描电镜(SEM),电子能谱(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对熔覆层的组织和物相构成进行了分析,并对熔覆层进行了硬度、摩擦性能测试.结果表明,原位生长B4C颗粒增强的Ni基复合涂层与基材呈现良好的冶金结合.熔覆层的底部组织为先共晶析出的Cr,Fe的碳化物树枝相分布在γ(Ni Fe)基体中,而中上部组织为先共晶析出的树枝晶和包含原位生成B4C的白色颗粒相分布在共晶基体中.熔覆层具有极高的硬度(平均HV0.31400),耐磨性是纯Ni60涂层的2倍.硬度和耐磨性的提高归因于涂层中大量的包含原位生长B4C颗粒相的生成,并均匀分布于涂层的共晶基体中.     

铁基合金激光熔覆层组织分布及开裂敏感性研究

在45#钢基底上进行了铁基合金粉末激光熔覆实验。利用扫描电镜观察了熔覆层横断面的金相显微组织形态,对组织的不同特征部位进行了EDS能谱分析,使用X射线衍射仪对熔覆层进行物相分析。结合熔覆层的组织成分分布和激光熔覆过程中组织凝固的特点,分析得到熔覆层中存在少量的Si和B与Fe、Cr、Ni、O结合形成的低熔点共晶,低熔点共晶分布在晶界,尤其是夹杂在熔覆层表层部分,成为裂纹源。调节熔覆材料的成分,减少低熔点共晶产生,可以有效抑制熔覆层的裂纹敏感性。