激光熔覆原位自生TiB2的工艺研究

采用固体YAG脉冲激光对预置一定配比的Ti/B混合粉末涂层进行激光熔覆,在TC4钛合金表面原位合成TiB2陶瓷增强相.利用X射线衍射、金相显微观察以及显微硬度测试等手段,分别对熔覆样品的物相、组织形貌和显微硬度分布特征进行了研究.实验结果表明,激光功率为64W(其中电流140A,脉宽8～10ms,频率12~15Hz),扫描速度1.O～1.2mm/s,离焦量2mm时,可原位生成TiB2陶瓷涂层.金相观察结果表明,熔覆层与基体结合处为波形界面,形成了良好的冶金结合.显微硬度沿截面纵向呈梯度分布,熔覆层的硬度较基底平均提高了3～4倍.     

激光快速成形工艺参数对生物陶瓷复合涂层物相组成的影响

以统计学析因设计分组,X射线衍射(XRD)仪进行物相分析,研究了激光快速成形工艺参数对生物陶瓷复合涂层物相组成的影响,并优选出适合生物陶瓷物相生成的工艺参数.结果表明,高功率下涂层中非生物陶瓷相CaO和CaTiO3占优势,低功率下生物陶瓷相磷酸三钙(TCP)大量存在,非生物陶瓷相CaO和CaTiO3消失,激光功率对涂层物相的种类和含量均有影响;高扫描速度(1500 mm/min)下涂层物相由TCP,CaO和CaTiO3组成,其中TCP的含量最大,随扫描速度降低.陶瓷相TCP的含量降低,非陶瓷相CaO和CaTiO3含量增加,扫描速度仅影响涂层物相的含量,而对物相的种类无影响.800 W+500 mm/min的工艺参数下制备的涂层中生物活性成分较多,因此比较适合制备生物陶瓷物复合涂层.     

钛合金表面激光熔覆TiC/Ti-Ti2Co涂层耐磨性

为了提高钛合金的耐磨性能,以Co基合金粉末、钛粉和活性碳为原料,利用激光熔覆技术在TC4钛合金基材表面制得以原位自生TiC为增强相的耐磨涂层,用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪和能谱仪等分析了涂层的显微组织、相组成及成分,在室温干滑动磨损条件下测试了涂层的室温耐磨性能.结果表明,原位生成的TiC增强相主要以发达...     

激光熔覆生物陶瓷涂层物相分析

用激光熔覆技术在预涂敷于钛合金(TC4)表面的CaCO3和CaHPO4·2H2O以及Ti粉经两次激光熔覆及适当热处理制备了生物陶瓷涂层。通过X射线衍射(XRD)分析可得:过渡层涂层成分主要为CaTiO3,未热处理的陶瓷层成分主要为磷酸四钙(TTCP),热处理陶瓷层涂层主要物相为羟基磷灰石(HA)。研究工艺参数、热处理以及混合粉末配比对涂层物相组成的影响研究可知:工艺参数激光功率对涂层物相的影响大于扫描速度;800℃热处理4h并随炉冷却可以有效提高涂层HA含量;Ca/P2.00配比的混合粉末所制备的涂层HA含量最高。     

原位生成NbC颗粒增强镍基激光熔覆层

激光熔覆技术是金属材料表面强化和改性的有效方法之一。利用该技术,在A3钢表面激光熔覆预置涂层,成功制备出了原位生成NbC颗粒增强的镍基复合涂层,并进行了硬度、摩擦性能测试,X射线衍射(XRD)和显微组织分析。扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和X射线衍射分析结果表明,原位生成NbC颗粒增强的镍基复合涂层与基材呈现良好的冶金结合,熔覆层的组织为先共晶析出的树枝晶(Cr,Fe碳化物相)和原位生成的NbC颗粒相均匀分布在γ(Ni Fe)基体中。硬度测试和摩擦磨损实验表明,激光熔覆原位生成NbC颗粒增强镍基复合涂层平均硬度高达HV0.31200,耐磨性是纯Ni60激光熔覆层的2.5倍。分析认为,其硬度和耐磨性提高的原因在于涂层中形成了大量的、原位生长的NbC颗粒增强相,且均匀分布于基体中。     

激光熔覆原位合成TiC-Cr7C3-Ti-Ni金属复合材料涂层

利用激光熔覆工艺在Ti-6Al-4V合金表面制备出原位自生TiC-Cr7C3-Ti-Ni金属复合陶瓷涂层,以改善材料表面的综合性能。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能量分散仪(EDS)、电子探针显微分析仪(EPMA)等手段对复合涂层微观组织结构进行研究。结果表明,复合涂层主要由-βTi,-γNi固溶体及分布于晶间的Ti/TiC或Ti/Cr7C3共晶组成;晶内为贫Ni,C的-βTi固溶体组织,晶间为富Ti,C的Ti/TiC和Ti/Cr7C3共晶组织;随着复合涂层成分的变化,激光熔覆原位合成物的量发生相应的变化,涂层熔区内晶体生长形态从网络状晶向树枝晶、等轴晶过渡;复合涂层显微硬度值较基体有显著提高。     

激光熔覆Ti/C混合粉末原位生成TiC的研究

为改善钛合金表面性能,采用一定比例的Ti/C混合粉末作为预涂层,500WYAG脉冲激光作为辐射源,利用激光熔覆方法对Ti-6Al-4V钛合金表面进行激光熔覆处理,在钛合金表面原位生成了以TiC陶瓷为主的陶瓷层.利用XRD、OM、以及显微硬度测试等手段对熔覆层的成份、组织及性能进行了分析测试.实验结果表明,原位生成TiC陶瓷的合适工艺参数组合为:脉宽0.5ms,脉冲频率15Hz;扫描速度为1.0mm/s左右;Ti:C=4:1(质量比).在此工艺条件下,熔覆层中可原位生成以TiC为主,同时含有粘结相Ti的陶瓷金属熔覆层,熔覆层内组织比较均匀,没有裂纹和气孔,熔覆层与基底形成了良好的冶金结合.熔覆层的显微硬度最高可达到1546kg/mm2左右,比基底硬度(310kg/mm2)提高了近4倍.     

激光熔覆工艺参数对Fe W B熔覆层质量的影响

采用激光熔覆技术在65Mn钢表面熔覆FeW B三元硼化物熔覆层。通过单道熔覆与单层多道熔覆实验,探究激光功率、扫描速度、送粉速率、搭接率对熔覆层质量的影响,获得优化激光工艺参数组合。并通过光学显微镜、X射线衍射仪和维氏硬度计对熔覆层进行分析。结果表明:工艺参数对熔池高度与熔池宽度的影响程度由小到大排列为:送粉速率、扫描速度、激光功率,对维氏硬度的影响程度由小到大排列为:扫描速度、送粉速率、激光功率。获得的最优工艺参数组合为:激光功率800W,扫描速度3mm/s,送粉速率4 g/min,搭接率50。此时熔覆层的维氏硬度均值为7579 HV,是基材的35倍。熔覆层与基材冶金结合良好,其微观组织由枝状晶、胞状晶和柱状晶组成。     

激光熔覆原位自生TiB2-TiC/ FeCrSiB复合涂层研究

为提高钢基材料表面耐磨性能,采用激光熔覆技术制备了原位自生(TiB2-TiC)增强铁基熔覆层.采用X射线衍射仪,金相显微镜,SEM,EPMA,研究了涂层的组织结构,利用显微硬度计测试了涂层的显微硬度.研究结果表明,通过B4C和钛铁之间的反应可以原位生成陶瓷增强相TiB2和TiC,二者的微观形貌有显著差异,TiB2呈棒条状,TiC呈块状和花瓣状.同被强化基体及FeCrSiB熔覆层相比,熔覆层显微硬度有明显提高.     

激光制备原位自生NbC-VC颗粒增强镍基熔覆层

采用预涂粉末激光熔覆技术,在A3钢表面制备出原位自生NbC-VC颗粒增强的镍基复合涂层。使用扫描电镜、电子能谱、和X射线衍射仪对熔覆层的显微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,原位生成NbC-VC颗粒增强镍基复合涂层与基材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...     

TC4表面激光熔覆Ti-Al-N复合涂层的组织与性能

为了在TC4钛合金表面开发新型MAX相复合涂层,利用激光熔覆在TC4钛合金表面原位合成了含Ti₂AlN MAX相的Ti-Al-N复合涂层, 分析了涂层的组织结构特征及硬度分布,研究了复合涂层的原位合成机理。结果表明,不同物质的量比粉体熔覆后的涂层与基体呈现良好的冶金结合,涂层由TiAl基体、Ti₂AlN MAX相和TiN树枝晶组成,涂层平均硬度约为基体的2倍以上,涂层厚度在1mm~1.6mm之间;添加少量Al粉能够促进熔池中TiN和TiAl的反应,从而显著提高了涂层中Ti₂AlN MAX相的含量。此研究结果在明晰MAX相原位合成机理的基础上,对采用激光熔覆技术制备MAX相复合涂层具有重要意义。     

激光熔覆制备TiC颗粒增强涂层的组织和性能

为了改进TC4 钛合金的耐磨性能,开发具有热应力缓和功能的梯度涂层,在对梯度涂层优化设计的基础上,采用激光熔覆的方法在TC4 钛合金的表面上制备耐磨钛基功能梯度（Ti-FGM）复合涂层,观察了微观组织,测量了Ti-FGM 涂层和基材在大气环境室温下的摩擦磨损性能和显微硬度。结果表明:原位自生的增强相TiC 颗粒均匀分布在梯度功能耐磨熔覆层中,微观组织沿熔覆方向呈现粗大树枝晶到颗粒状晶体的变化。复合涂层硬度呈现梯度上升趋势且涂层顶部表现出较优异的耐磨性能。     

N2和Ar气氛下激光原位合成TiN/钛基复合涂层

分别以高纯N2和高纯Ar为保护气体,在TC4钛合金基材表面激光原位合成了TiN/钛基复合涂层。运用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和显微硬度计对复合涂层的微观结构和力学性能进行了分析,通过空气电阻炉初步测试了复合涂层的相对高温耐氧化性。结果表明,Ar气氛下原位合成的复合涂层含有较多未完全反应的Ti相,组织均匀性较差,涂层截面显微硬度分布不均;而N2气氛下的原位合成反应比较充分,原位合成复合涂层主要由TiN和Ti3Al两相组成,涂层组织均匀致密,含较多高硬度TiN相,显微硬度自基体至涂层过渡平缓,且平均显微硬度较Ar气氛下复合涂层高约40.7%,600 ℃和800 ℃的相对耐氧化性值分别是TC4基体钛合金的6.83倍和1.94倍,较Ar气氛下的复合涂层提高约17.96%和19.75%。     

Ni60激光熔覆工艺参量对涂层裂纹及厚度的影响

为了研究工艺参量对激光熔覆Ni60涂层裂纹及厚度影响,采用在45#钢基材表面熔覆Ni60合金粉末的正交试验方法,分析了影响裂纹产生的工艺参量的主次因素以及影响涂层厚度的主要因素,并对试验结果进行极差分析,获取了裂纹最少的最优工艺参量。结果表明,影响裂纹产生的主次因素为扫描速率＞送粉速率＞激光功率,裂纹最少的工艺参量为激光功率1400W,扫描速率4.0mm/s,送粉速率为1.0r/min,此时,在熔覆起始位置出现了一条短裂纹;对涂层厚度的影响程度主次因素为送粉速率＞扫描速率＞激光功率;经测量,熔覆层的硬度是基材的3.3倍,通过扫描电镜分析,涂层与基材形成良好的冶金结合,熔覆层晶粒组织均匀致密。该研究为Ni60合金粉末激光熔覆工程化应用提供了参考。     

Cr12MoV模具钢激光熔覆Fe基合金的组织与性能分析

为了进一步提高模具钢表面的硬度和耐磨性能,以Cr12MoV作为基体材料,利用2 kW半导体激光器,以同轴送粉的方式在其表面上熔覆高硬度的Fe基合金粉末。通过光学显微镜、X射线衍射、扫描电镜分析熔覆层的组织形貌和物相;用显微硬度计测试熔覆层的显微硬度,用磨损试验机进行耐磨试验。进而研究激光功率、扫描速度和送粉量等工艺参数对熔覆层组织性能的影响,确定了最优化工艺参数。实验结果表明,使熔覆层的硬度和耐磨性较优良的工艺参数为:激光功率为1.2 kW,扫描速度为720 mm/s,送粉量为8.5 g/min。在此工艺参数下,熔覆层无裂纹、气孔、夹渣等缺陷,且显微硬度和耐磨性能得到显著提高,最高硬度达921 HV0.2,熔覆层的磨损失重仅为基体材料的25%,明显高于基体的硬度和耐磨性,这归因于熔覆层中存在V4C3、Cr23C6、Cr7C3等细小树枝晶。     

钛合金表面激光熔覆制备低含硅量生物陶瓷涂层

采用5 kW横流CO2激光器对表面预涂覆HA和SiO2混合粉末的TC4钛合金激光熔覆获得低含硅量生物陶瓷涂层。利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、X射线能谱仪（EDS）分析熔覆层的显微组织与物相成分,通过模拟体液（SBF）浸泡实验初步探讨涂层的生物活性,并通过电化学腐蚀中的动电位扫描实验研究涂层在SBF中的腐蚀行为。实验结果表明,低含硅量生物陶瓷涂层与基体呈冶金结合,在SBF中熔覆层的腐蚀电位与基材相比提高了84.4 mV,腐蚀电流密度下降了约6倍,在SBF中浸泡7天后熔覆层表面沉积了大量的类骨磷灰石,熔覆层表现出良好的耐腐蚀性和生物相容性。     

钛合金表面激光熔覆涂层的耐磨性能

为了提高钛合金的表面耐磨性能,采用MXP-2000型销盘式摩擦磨损实验机,以镍包石墨粉末为原材料,利用CO2激光器在TC4合金表面上熔覆耐磨涂层,进行钛合金及激光熔覆涂层的干摩擦磨损实验,并用扫描电镜对磨损表面进行观察和分析。实验结果表明,激光熔覆涂层的摩擦系数为0.56,与钛合金的摩擦系数基本相同,但激光熔覆涂层的磨损失重量比钛合金低接近一个数量级,说明激光熔覆涂层可以大大提高钛合金的表面耐磨性能。TC4合金的磨损机制以粘着磨损为主,激光熔覆涂层的磨损机制以磨粒磨损为主,涂层的高硬度加上涂层里的TiC增强相是其耐磨性高的主要原因。     

激光熔覆制备钛基耐磨功能梯度材料

以Ti, 陶瓷粉末和镍基自熔合金粉末按一定比例配置的混合粉末作为预置合金涂层，采用CO2气体激光进行多层熔覆，在Ti600合金表面制备出摩擦磨损性能沿厚度方向呈梯度变化的钛基功能梯度材料(FGM)。利用扫描电镜(SEM)及X射线能谱仪(EDX)分析了材料的微观组织和成份。结果表明，采用合适的合金粉末成份和激光熔覆工艺参数，可以获得原位自生TiC增强颗粒弥散分布且其含量呈梯度变化的钛基功能梯度材料。熔覆层组织均匀细密，各熔覆层之间无明显界限，且与基体呈良好冶金结合。     

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.