Ti811合金表面TC4激光熔覆层微观组织及性能

按照CFM56系列发动机维修手册的建议,在Ti811合金表面采用同步送粉激光熔覆技术,以TC4合金粉末为原料,制备出均匀致密、无气孔和裂纹等缺陷的激光熔覆层. 分析涂层的宏观形貌、微观组织结构和组织相变过程,测试涂层的显微硬度和摩擦磨损性能. 结果表明,扫描电镜下涂层微观组织呈现魏氏体结构特征,涂层显微硬度相比基材有所提高,主要原因是涂层中的针状马氏体α'有一定的强化作用;涂层中弥散分布的纳米颗粒Ti₃Al的沉淀强化和弥散强化等作用也在一定程度上提高了涂层的显微硬度;熔覆层的磨损机制为磨粒磨损和黏着磨损的复合磨损机制.     

Q345 D钢表面Fe-Cr-Mo激光熔覆层的组织及摩擦磨损性能

采用激光熔覆技术在Q345D基体上制备Fe-Cr-Mo涂层,采用XRD、SEM、EDS、显微硬度计等手段进行熔覆层的物相组成、显微组织、成分分析和显微硬度,探讨了不同负载下涂层的摩擦磨损性能。结果表明:熔覆层中形成了稳定的碳化物并生成了致密的氧化膜,并与基体呈现良好的冶金结合;由于固溶强化、细晶强化和弥散强化效应,涂层的平均显微硬度992 HV0.2,约为基体硬度的5倍;在F_N=2 N时,摩擦因数最大;随着载荷的增加,涂层的磨痕深度变大;当F_N=1 N时,涂层以磨粒磨损为主,当F_N=2 N时,涂层表面表现为磨粒磨损和黏着磨损,当F_N=3 N时,涂层出现了剥落磨损。     

Ti811合金表面激光熔覆涂层微观组织及性能研究

目的研究Ti811合金表面激光熔覆涂层的微观组织及磨损性能。方法利用激光熔覆技术,在Ti811合金表面激光熔覆原位合成了Ti C+Ti B2增强镍基复合涂层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)、显微硬度计和摩擦磨损试验机,系统地研究了熔覆层的物相组成、显微组织、显微硬度及摩擦磨损性能,并利用二维点阵错配度理论对Ti C的细化机理进行分析。结果激光熔覆涂层与基体呈良好的冶金结合,熔覆层生成物相主要由Ti C、Ti B2、Ti2Ni和γ-Ni组成,其中Ti C呈等轴枝晶状和花瓣状,Y2O3的(111)面与Ti C的(110)面之间的二维点阵错配度为6.813%,Y2O3作为Ti C的非均质形核核心为中等有效。熔覆层的平均显微硬度为913.93HV0.5,约为基体Ti811硬度的2.4倍。熔覆层摩擦系数稳定在0.45～0.52之间,磨损机理主要为粘着磨损与磨粒磨损。结论采用激光熔覆技术能够在Ti811合金表面成功制备Ni基复合增强涂层。熔覆层中Y2O3颗粒具有细晶强化、弥散强化、增加形核率的作用,熔覆层具有较高的显微硬度与良好的耐磨损性能。     

TiC添加量对高能激光熔覆Inconel718基陶瓷涂层显微组织和摩擦磨损性能的影响

目的 针对Inconel718镍基高温合金耐磨性不足的问题,制备小尺度TiC增强Inconel718镍基高温合金耐磨复合材料,提升其硬度及耐磨性.方法 利用4000 W高能激光束快速熔融制备TiC/Inconel718基陶瓷复合涂层,并针对TiC质量分数分别为5％、15％、25％的复合涂层,依次进行物相成分、显微组织、压痕硬度、摩擦磨损性能等方面的分析.结果 随着TiC含量的增加,γ-(Ni,Cr,Fe)基体上析出的TiC小尺度颗粒逐渐增多,显微组织明显细化,TiC晶界处偏聚了大量Nb、Mo元素,并与Ti元素置换生成了铌、钼类碳化物.同时,(Nb,Ti)C复合型碳化物和Laves相的析出,进一步提升了复合涂层的显微硬度,由297 HV0.2逐步提升至408 HV0.2,摩擦系数从0.3402降低至0.2628,磨损率从35.15×10–4 g/(N·m)减少至5.96×10–4 g/(N·m),磨损机制由严重的粘着磨损转变为以磨粒磨损和氧化磨损为主.结论 通过高能激光熔覆制备小尺度TiC增强体颗粒,可细化复合涂层的显微组织,其显微硬度随TiC含量的增加而相应提高.在磨损试验过程中,TiC/Inconel718陶瓷复合涂层表现出良好的减摩和耐磨性能.     

6061铝合金表面激光熔覆稀土CeO_2+Ni60组织及摩擦磨损性能

为提高铝合金的表面性能,利用激光熔覆技术在6061铝合金表面制备了添加稀土Ce O2的Ni60熔覆层,并通过金相显微镜、SEM、显微维氏硬度计和摩擦磨损试验机等设备研究了CeO2对Ni60熔覆层组织结构、硬度及摩擦磨损性能的影响.结果表明,加入2%的Ce O2可有效地减少熔覆层中的裂纹、孔洞和夹杂物,促进晶粒细化,提高熔覆层的组织均匀性、表面硬度及耐磨损性能;在相同磨粒磨损条件下,CeO2+Ni60熔覆层的耐磨性是铝合金的7.1倍,是Ni60熔覆层的1.6倍;Ni60熔覆层可以显著降低铝合金表面摩擦系数,而添加稀土CeO2能提高Ni60熔覆层的摩擦系数稳定性,从而改善Ce O2+Ni60熔覆层的耐磨性能.     

Monel合金表面激光熔覆镍基合金的组织及摩擦磨损性能

利用激光熔覆技术在Monel 400合金表面制备了镍基合金改性层.采用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪、显微硬度计及销一盘磨损试验机对镍基合金改性层的组织形貌、成分、结构、硬度及摩擦磨损性能进行了研究.结果表明,Monel合金表面镍基合金改性层的组织主要由γ-Ni固溶体、多元共晶体及一些初生沉淀相组成.选择优化的激光辐照工艺进行激光熔覆处理,可获得性能优异的镍基合金改性层,与Monel 400合金基材相比,镍基合金激光改性层的显微硬度是基体的7倍,摩擦系数明显降低,相对耐磨性提高了8.6倍.     

TiC/Ti复合材料激光熔覆层的冲击磨粒磨损性能

在Ti6A14V表达通过激光熔覆工艺原位合成TiC/Ti金属基复合材料涂层，其基体组织结构随表层预置合金粉末成分的变化而改变，采用单摆划痕装置测试原位合成TiC/Ti复合材料涂层的冲击磨粒磨损性能，结果表明，与基材Ti6A14V相比复合材料激光熔覆层的抗冲击磨粒磨损性能提高了2倍，且随表层预置粉末中Cr3C2含量的增加，反应生成的TiC含量增加，涂层抗冲击磨料磨损性能提高。     

Ti811表面TC4激光熔覆层的β相变行为

参考航空发动机压气机转子叶片的维修手册,以Ti811 (Ti-8A1-1Mo-lV)钛合金为基板、TC4钛合金粉末为原料,采用同步送粉激光熔覆方法制备了激光熔覆层,并利用X射线衍射仪、扫描电镜和能谱分析仪等手段分析了熔覆层的显微组织和相变规律。结果表明:熔覆层微观组织呈典型的魏氏体组织或片层组织形貌特点;在激光熔覆的作用下,合金中的β相发生相变,分别生成了晶界α相、针状马氏体α'相、纳米有序相α_2(Ti_3Al)和残留的β相。在实际激光加工试验中应尽量避免魏氏体结构的出现。     

激光熔覆Fe-Cr-Ni合金涂层的微观组织及摩擦磨损性能

为了提高45钢的表面性能,利用激光熔覆技术在其表面制备了Fe-Cr-Ni合金涂层。以熔覆层的稀释率及宏观形貌作为涂层熔覆质量的评价指标,通过均匀试验来优化涂层的激光熔覆工艺参数。采用X射线衍射、扫描电镜、显微硬度仪和摩擦磨损试验机等研究了采用最佳工艺参数制备的熔覆层的物相、力学性能及摩擦磨损性能。结果表明：采用最佳工艺参数制备的铁基熔覆层上部由晶粒细小的等轴晶与胞状晶组成,中部由晶粒尺寸较大的等轴晶和胞状晶组成,下部由尺寸粗大的柱状晶组成;熔覆层平均显微硬度为787.38 HV0.3,约为45钢基体的3倍;与45钢相比,在40 N试验力下,Fe基合金熔覆层摩擦系数为0.27,磨损体积仅为45钢基体的7.9%,其磨损机理以粘着磨损和磨粒磨损为主,耐磨性能有显著提升。     

FeCrNiMo激光熔覆层组织与摩擦磨损行为

为满足马氏体不锈钢熔覆层的高效制备需求,在合金成分优化基础上,采用激光熔覆技术制备了单层厚度超过2 mm的FeCrNiMo合金熔覆层,并对其微观组织结构与摩擦磨损行为进行了研究.结果表明,熔覆层厚度均匀,无明显裂纹等缺陷,组织从表面沿厚度方向依次为等轴晶、树枝晶、胞状晶,枝晶内为马氏体,晶间为富Cr、Mo元素的铁素体....     

扫描速度对Ti811合金激光熔覆涂层组织与性能的影响

目的 研究激光扫描速度对激光熔覆层组织与性能的影响。方法 采用通快TRUMPF Laser TruDisk 4002光纤激光器,在扫描速度分别为300、400、500 mm/min时,制备激光熔覆Ni基增强涂层,利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析仪（EDS）分析了熔覆层的微观组织和物相组成,利用显微硬度计及摩擦磨损试验机测试了熔覆层的显微硬度和耐磨损性能。结果 熔覆层主要由TiC、TiB2、Ti2Ni及γ-Ni等物相组成。随着扫描速度的增加,Ti811基材烧损程度逐渐减弱,熔覆层宽度W、高度H、基体熔深h及稀释率λ均逐渐减小。当扫描速度为500 mm/min时,熔覆层组织明显细化,平均显微硬度可达920HV0.5,超过基体硬度的2倍。扫描速度为300、400、500 mm/min时,熔覆层的平均摩擦系数分别为0.45、0.40、0.38,平均磨损量为2.1、1.7、1.4 mg。结论 采用激光熔覆技术能够在Ti811表面成功制备Ni基复合增强涂层。选择适当的激光扫描速度可以改善熔覆层显微组织,当激光扫描速度为500 mm/min时,熔覆层晶粒细小,组织分布致密均匀,显微硬度与耐磨损性能显著提高。     

激光熔覆NiCr涂层的结构及摩擦学性能

利用激光熔覆技术在纯钛表面制备了NiCr涂层。用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)分析了涂层的组成和组织结构。在UMT-2MT摩擦磨损试验机上对NiCr涂层在不同载荷和不同滑动速度下的摩擦磨损性能进行了测试。结果表明:NiCr涂层的主要组成物相为NiTi、Ni3Ti、Ni4Ti3、Cr2Ni3和Cr2Ti,涂层与基材冶金结合,涂层晶体结构主要为树枝状晶,涂层的平均显微硬度约为780HV0.2,涂层的摩擦因数随载荷和滑动速度的增加而减小;磨损率随载荷的增加而增加,随滑动速度的增加而减小。涂层的磨损率在10-6 mm3/Nm数量级,具有优异的耐磨性能。     

42CrMo钢表面激光熔覆钴基金刚石耐磨层组织及性能

目的增强42CrMo钢的耐磨性,改善其严重的磨损失效情况。方法采用激光熔覆技术同步送粉的方式在42CrMo钢表面制备金刚石/WC颗粒增强钴基复合熔覆层,借助SEM、EDS、XRD、显微硬度仪和多功能综合性能测试仪,研究了熔覆层宏观形貌与微观组织、物相组成、显微硬度与耐磨性。结果使用Ti/TiC粉末对金刚石进行预处理可以改善其烧蚀和石墨化;适量ZrH₂提升了熔覆层宽厚比,促进了熔池对流传质作用,同时,活性元素Zr改善了金刚石颗粒的润湿性能,提高了黏结相对金刚石的把持力。熔覆层多道搭接过渡均匀,其显微组织主要由细小枝晶及致密网状碳化物共晶组成,熔覆层与基体结合区域反应生成了平面晶组织,进而提高了熔覆层结合强度。激光熔覆热特性使W₂C、ZrC、γ-(Co,Fe)、M₆W₆C、CoZr₂、(Ti,Zr)O₂、TiC_x、Co₃Ti等物相存在于熔覆层内,细晶强化及弥散强化作用使得熔覆层的平均显微硬度(1002HV0.2)是基...     

7075铝合金表面激光熔覆Ti/TiBCN复合涂层的组织及性能

采用激光熔覆技术在7075铝合金表面制备了Ti/TiBCN复合涂层,研究了工艺参数对复合涂层的微观组织及性能的影响。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)研究了Ti/TiBCN复合涂层的相组成和微观组织;利用显微维氏硬度计和往复摩擦磨损试验机研究了Ti/TiBCN涂层的性能。结果表明:当激光功率1 000 W,扫描速度3 mm/s,送粉率300 mg/min时,Ti/TiBCN复合涂层质量最好。涂层上部由树枝晶和部分胞状晶组成,涂层中部为等轴晶,涂层下部呈现球形的TiBCN颗粒。与铝合金基体相比,涂层的平均硬度为519.4 HV0.2,是基体(~120 HV0.2)的4.3倍;涂层的平均摩擦因数为0.208,约是基体(0.442)的1/2;涂层磨损损失量为2.7 mg,约是基体(8.2 mg)的1/3。     

添加CeO_2激光熔覆Ni基WC金属陶瓷涂层的高温干摩擦磨损性能

采用CO2横流激光器在21-4-N耐热钢表面熔覆添加0.5%CeO2的不同成分Ni基WC金属陶瓷复合层;对熔覆层进行了显微组织观察、显微硬度测量以及不同温度下的高温干摩擦磨损试验。结果表明,Ni21+25%WC+0.5%CeO2熔覆层组织均匀细小,高温下以粘着磨损和氧化磨损为主,干摩擦磨损性能优良。     

TiC生成方式对激光熔覆镍基涂层组织和性能的影响

分别以TiC粉和Ti+C粉为原料,采用外加法和原位法制备了TiC/Ni激光熔覆涂层,分析了TiC生成方式对涂层物相组成、微观组织、硬度和磨损性能的影响。结果表明,涂层的物相组成不受生成方式的影响;但Ti+C质量分数高于30%时,原位法涂层无法成型,而外加法可获得40%TiC的涂层。外加法涂层中TiC以原料TiC为主,少量溶解析出的结晶TiC;而原位法涂层中TiC全部为结晶析出,分布更加均匀,颗粒细小,枝晶数量增多。原位法涂层的平均硬度和耐磨性均优于相同TiC含量的外加法涂层;涂层中TiC含量(质量分数)由20%增至30%时,涂层硬度升高,耐磨性下降,生成方式引起的磨损性能差异由5%降至0.6%。     

42CrMo钢宽带激光熔覆NiCrBSi组织和性能

采用宽带扫描吕磁针 圆形光斑展宽成矩形,在42CrMo基材表面激光熔覆NiCrBSi合金,得到致密无裂纹结合层,研究了熔覆层组织、物相及其对熔覆层硬度、耐磨性的影响,并综合阐述了不同工艺对硬度、耐磨性及熔覆层的影响。     

粉体预氧化对NiAl激光熔覆涂层组织和性能的影响

目的 激光熔覆是集节能、环保、减排于一身的低碳技术，能够解决涂层存在的粗大枝晶、较大开裂敏感性及纳米增强颗粒昂贵等难题。方法 借助Al颗粒的易氧化特性，提出一种预氧化气固反应手段，原位制备铝粉表面附着氧化铝的复合型粉体，采用激光熔覆技术将复合粉末制备成冶金涂层，并考察预氧化方法对NiAl涂层组织和性能的改性规律。结果 通过预氧化方法获得了铝粉表面附着氧化铝的复合型粉体，且制备的涂层成形良好、无缺陷；预氧化涂层的枝晶更细小，XRD测试表明预氧化涂层中出现了Al₂O₃。由于预氧化方法带来的细晶强化和第二相强化作用，使得预氧化涂层的硬度在NiAl涂层的基础上提升了约20%，预氧化方法引入的氧促使摩擦界面形成了一层氧化物润滑膜，使得预氧化处理后涂层的摩擦因数降低了约23%，同时耐磨性得到显著提升。结论 采用预氧化方法以低成本原位合成了复合型粉体，通过预氧化方法使涂层实现了从组织结构到性能的良性转变，为推动绿色低碳技术发展，高性能新型粉体的研发，以及NiAl涂层的应用提供一些思路与方法。