U71Mn钢激光熔覆钴基熔覆层耐磨性研究

为提高U71Mn钢的耐磨性,延长钢轨的使用寿命,选择Stellite6粉、TiC粉和Y₂O₃粉为熔覆粉末,采用激光熔覆同轴送粉技术在U71Mn钢基体表面制备钴基合金熔覆层。利用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度仪器、超景深显微镜、磨损试验机,分析熔覆层宏观形貌、显微组织、物相组成、显微硬度、磨损形貌和摩擦磨损性能。研究表明,在质量分数为10%TiC-钴基粉末中添加粉末总质量2%的Y₂O₃粉末,可获得较好的单道熔覆层;在激光功率为1 200 W,扫描速度为5 mm/s,送粉速度为1.0 r/min,搭接率为40%时,可获得表面最为平整的熔覆层。熔覆层显微组织由等轴晶和柱状晶组成,熔覆层与基体冶金结合良好,熔覆层主要由TiC、Cr₇C₃、Cr₂₃C₆、γ-Co和Co₃Ti组成。熔覆层硬度最高可达572 HV,平均硬度约为基体的1.8倍;熔覆层磨损量为基材磨损量的3.83%,钴基熔...     

稀土氧化物对Al2O3-ZrO2激光熔覆层组织与性能影响研究

为了解决在钛合金表面通过激光熔覆技术制备得到的Al₂O₃-ZrO₂陶瓷涂层脆性大、易开裂的问题,有效提升钛合金性能,扩大其使用范围,采取在熔覆层材料中添加稀土氧化物CeO2的方法,对Al₂O₃-ZrO₂陶瓷熔覆层的裂纹敏感性进行了改善。通过分析熔覆层宏观、微观组织,测试熔覆层性能,研究CeO2含量对熔覆层裂纹敏感性的影响规律,探究CeO₂调控辅助激光熔覆制备Al₂O₃-ZrO₂陶瓷涂层最佳含量,揭示稀土氧化物对熔覆层裂纹敏感性影响的作用机理。结果表明：通过添加稀土氧化物调控,熔覆层裂纹数量明显减少,熔覆层裂纹控制主要归功于稀土元素对熔覆层组织的细晶强化效应;当CeO₂质量分数为0.8%时,熔覆层微观组织最为致密,对裂纹抑制作用最为明显;熔覆层断裂韧性相较未添加稀土调控辅助时有明显提高,从4.1 MPa·m^1/2提高至7.3 M...     

镁合金表面激光熔覆Al-Si基纳米SiC复合涂层的组织及性能

纳米材料由于其结构的特殊性,具有一般材料难以获得的优异性能,为了将纳米材料的优异性能应用到镁合金表面改性当中,利用横流CO₂激光器在AZ31B镁合金基体上制备了Al-Si合金粉末+5%纳米SiC粉末复合涂层,采用光学显微镜、扫描电子显微镜观察了熔覆层的显微组织并分析了微区成分分布情况,激光熔覆层与基体结合良好,熔覆层的显微组织具有明显的结构特征,出现了大量的十字架结构。X射线衍射结果表明,激光熔覆层的组成相主要为Mg₂Si、Mg₂C₃、Mg₁₇Al₁₂、A_l3.21Si_0.47等。利用显微硬度仪进行了硬度测试,由于在激光熔覆过程中新形成的化合物起到了强化作用,熔覆层的最高显微硬度可达216 HV0.2,是基体的3倍多。     

SiC颗粒尺寸对TiNi基熔覆层组织与性能的影响

采用激光熔覆技术在TC21钛合金表面熔覆了含有SiC颗粒的复合涂层,研究了SiC颗粒尺寸对熔覆层物相组成、微观组织、硬度及摩擦磨损性能的影响。结果表明,熔覆层中的主要物相为Ti2Ni、TiNi、Ti5Si3和TiC;TiC颗粒起到细化晶粒的作用;添加微米SiC颗粒后的熔覆层表面硬度和耐磨性分别为基体的2.1倍和2.082倍,而添加纳米SiC颗粒后的熔覆层表面硬度和耐磨性分别为基体的2.4倍和1.475倍。     

添加Ni对激光熔覆CuAl10铜合金组织与性能的影响

为进一步提高Cu Al10合金激光熔覆层的耐蚀性能,研究添加不同质量分数的Ni对Cu Al10熔覆层组织及性能的影响。采用HPDL-D30半导体激光设备,用同步送粉的方式在316L不锈钢基体表面进行激光熔覆。借助扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)对激光熔覆层进行组织、成分及物相分析,并使用显微硬度计进行硬度分析和电化学工作站进行耐蚀性能分析。研究结果表明:添加Ni元素的铜合金熔覆层与基体金属冶金结合,组织分布均匀;添加Ni能显著提高激光熔覆层的耐蚀性能,随着Ni含量的增加,其耐蚀性呈增强趋势,Ni质量分数为6.0%时,耐蚀性能达到最优;未添加Ni元素的熔覆层物相主要以α-Cu,α-Fe,Al Fe3,Cu9Al4组成,添加Ni元素的熔覆层物相主要由α-Cu,α-(Cu,Ni),Al Cu3,Cu9Al4组成。     

碳纳米管含量对激光熔覆镍基复合涂层组织与性能的影响

针对Ni60A/WC复合涂层硬质相分布不均、减摩性能不足等问题,利用碳纳米管（CNTs）的高熔点和优良的自润滑性能,采用激光熔覆技术在45钢基体表面制备了添加不同含量CNTs的镍基耐磨涂层。通过扫描电子显微镜、能谱仪和X射线衍射仪（XRD）分析了涂层的显微组织、元素组成和相组成。通过显微硬度计和摩擦磨损试验机测试了涂层的硬度和耐磨性能。XRD图谱表明:熔覆层主要由Ni-Cr-Fe固溶体和WC、W₂C、Cr₃C₂、Cr₇C₃、Cr₂₃C₆、B₄C等硬质相组成。显微组织结果表明:CNTs的添加促进了异质形核,有利于硬质相均匀分布,明显细化了熔覆层的显微组织。由于CNTs具有细化晶粒以及提升自润滑性能的作用,适量添加CNTs可提升熔覆层的显微硬度和耐磨性能。当CNTs的质量分数为0.5%时,熔覆层的显微硬度为1100 HV,摩擦系数为0.3,磨损体积为1.24×10^-4 mm³     

超声辅助工艺对激光熔覆涂层组织性能影响

为提高传统激光熔覆涂层中的组织性能和整体质量,采用空载式超声振动辅助设备制备涂层。在45钢表面制备304L+La₂O₃涂层,分析研究了熔覆层的显微组织、物相组成、显微硬度和摩擦磨损性能。结果表明：超声振动产生的空化效应以及声流作用能够使涂层晶粒更加细小,改善组织性能。施加超声后熔覆层硬度平均为758.2 HV,比无超声工艺提高了7.4%,摩擦因数和磨损量分别降低了6.5%和12.9%。     

AZ91D镁合金表面激光熔覆Zr-CU-Ni-Al/TiC复合粉末的组织与磨损

为了提高镁合金的磨损性能,采用激光熔覆技术在AZ91D镁合金表面熔覆了Zr-Cu-Ni-Al/TiC复合粉末,制备出TiC和原位合成ZrC共同增强的Zr基非晶复合涂层。采用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)技术研究了熔覆层的组织;并利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;且随着TiC含量的增加,耐磨性得到进一步的提高。涂层和基材AZ91D的主要磨损机制不同,前者是疲劳剥落和黏着磨损,后者是磨料磨损。     

Al2O3对Ni60激光熔覆层组织和耐磨性的影响

采用自动送粉激光熔覆技术,在A3钢表面进行了Ni60合金添加Al2O3的激光熔覆试验,通过对工艺参数和Al2O3含量的选取,获得了性能改善的激光熔覆层。对熔覆层横截面进行了硬度测试和显微组织分析,对熔覆层表面进行了X射线衍射物象分析和摩擦磨损试验。结果表明:与纯Ni60激光熔覆层相比,添加适量Al2O3的Ni60激光熔覆层的平均硬度提高300Hv0.3,耐磨性提高4倍。分析认为,Al2O3能够大大提高Ni60激光熔覆层硬度和耐磨性的原因在于:适量Al2O3的加入,可抑制涂层中粗大的脆性硬质相的形成,起到细化晶粒的作用:而形成的Al2Cr4C2细小颗粒增强相均匀弥散分布在组织中,不容易脱落,很好的起着均匀载荷和减摩抗磨作用。     

激光熔覆35.8%Fe-20%Ti-20%Al-24%Cr-0.2%Y2O3涂层组织与性能研究

采用激光熔覆工艺在304不锈钢板表面制备质量分数35.8%Fe-20%Ti-20%Al-24%Cr-0.2%Y₂O₃的合金涂层,并对涂层的组织、元素分布和力学性能等进行了表征。结果表明：激光功率2200 W、扫描速率5 mm/s、搭接率50%条件下,获得的一次成型涂层,其组织均匀致密,无裂纹、气孔等缺陷;涂层与基体间为冶金结合,稀释率为7.31%;涂层相组成为(Fe,Cr)Al、Y₂TiO₇和TiO₂,晶粒平均尺寸为6.7μm;涂层具有较高的硬度和良好的高温耐磨性能,硬度达到550 HV(基体为210 HV),400℃条件下磨损试验质量损失率仅为304不锈钢的3.67%。     

稀土对Ti基激光熔覆层组织与摩擦磨损性能的影响

采用同轴送粉激光熔覆技术在Ti811表面制备了CeO_2质量分数分别为0,1%,3%的TC4+Ni45+CeO_2多道搭接激光熔覆层。采用X射线衍射仪、扫描电镜和能谱仪分析了熔覆层的微观组织和物相,利用显微硬度计、摩擦磨损试验机和白光轮廓仪测试分析了熔覆层的显微硬度和摩擦磨损性能。结果表明:熔覆层中的物相包括TiC、TiB_2、TiB、Ti_2Ni和α-Ti;随着CeO_2加入量增加,熔覆层中的物相未发生改变;当CeO_2添加量为0时,熔覆层内部组织粗大,显微硬度为590～640 HV,磨损机制主要为磨粒磨损和黏着磨损;当添加CeO_2的质量分数为1%时,熔覆层组织逐步细化,枝晶的方向性减弱,显微硬度为625～655 HV,磨损机制主要为磨粒磨损和黏着磨损;当添加CeO_2的质量分数为3%时,熔覆层中的增强相由树枝晶状、长条状、须晶状向颗粒状、层状、短棒状转变,且均匀弥散地分布于熔覆层中,显微硬度为560～575 HV,磨损机制主要为磨粒磨损。     

AZ91D镁合金表面激光熔覆钴基合金涂层及性能分析

为改善AZ91D镁合金的表面性能,采用预置粉末脉冲激光熔覆法在镁合金表面制备钴基合金涂层,用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析熔覆层与基体结合界面特征、熔覆层成分。并结合Co-Cr相图、Co-W-C相图分析了熔覆层的组织形成过程,对基体及熔覆层显微硬度和耐蚀性进行测试。结果表明:合金层与基体冶金结合,熔覆层无明显缺陷;熔覆层硬度约为560HV达到基体的9倍;钴基合金层的耐蚀性能较高,自腐蚀电位比AZ91D镁合金基体提高1.18V,腐蚀电流降低约5个数量级。     

CeO2对激光熔覆Ni60合金涂层组织及性能的影响

为了研究稀土元素CeO₂对激光熔覆涂层性能的影响,以45#钢为基体、Ni60和Ni60+CeO₂粉末为熔覆材料,采用激光熔覆多道搭接工艺制备了含不同含量稀土氧化物的熔覆层。通过对熔覆层着色探伤、显微组织观察、显微硬度测定的试验,分析不同含量的稀土氧化物对熔覆层表面裂纹数量、显微组织、硬度的影响规律。结果表明,CeO₂的最佳掺杂质量分数为0.004;适量稀土元素CeO₂的掺杂,可使熔覆涂层裂纹数量减少,熔覆层的显微组织更加均匀而细小;熔覆涂层表面显微硬度远高于基体,维氏硬度是基体的3.6倍,搭接区域硬度值是基体的3倍左右。这表明稀土元素的添加可以抑制裂纹、细化晶粒,并在一定程度上提高熔覆层硬度。     

真空环境对激光熔覆涂层组织性能的影响

为提高传统激光熔覆涂层中的组织性能和整体质量,采用真空环境制备涂层。在45钢表面制备304L+La₂O₃涂层,分析研究了熔覆层的宏观外貌、显微组织、物相组成、显微硬度和摩擦磨损性能。结果表明,真空环境可隔绝氧气,防止宏观外貌发生氧化;真空环境可以增加熔池的流动性,改善组织的致密性;真空下的熔覆层硬度平均为797.9 HV,比无真空环境提高了13.4%,摩擦因数和磨损量分别降低了8.6%和16.9%,耐磨损性能增加。     

钛合金表面激光熔覆NiCrBSi-TiC复合涂层的组织研究

采用CO2 激光在TC4合金表面进行了NiCrBSi TiC混合粉末的激光熔覆试验 ,利用扫描电镜和X射线衍射仪等对熔覆层的组织进行了分析 ,测试了熔覆层的显微硬度。结果表明 ,在优化工艺参数下可获得连续、均匀、无裂纹和气孔的熔覆层 ,熔覆层由TiC ,γ Ni,M2 3(CB) 6,CrB ,Ni3B等相组成。在激光熔覆过程中TiC颗粒边缘发生了溶解 ,冷却时以细小的枝晶形式析出 ,熔覆层显微硬度的平均值为Hv980。     

重熔对激光熔覆Cr3C2/Ni涂层组织与性能的影响

在优化的工艺参数下制备了激光熔覆Cr₃C₂/Ni涂层,采用相同的工艺参数对Cr₃C₂/Ni熔覆层进行重熔处理,研究了重熔对单道及多道Cr₃C₂/Ni熔覆层组织与性能的影响。研究结果表明,重熔使Cr₃C₂/Ni单道熔覆层的平均硬度从893.26 HV降到748.33 HV,降低16.23%,在重熔的单道熔覆层中部出现了生长方向明显的柱状晶;重熔使Cr₃C₂/Ni多道熔覆层的平均硬度从844.75 HV降到819.92 HV,降低2.93%,重熔后多道熔覆层的组织更加均匀细小,其相对于GCr15钢的耐磨性由0.68降到0.45,黏着磨损加剧,抗弯强度提高,塑性增强。重熔在改善Cr₃C₂/Ni多道熔覆层表面成形质量的同时,使显微硬度仍保持较高值,耐磨性略有下降,抗弯强度提高。     

CeO_2含量对激光熔覆TiB/TiN涂层显微组织和性能的影响

在Ti和h-BN粉末中添加不同含量的CeO_2作为原料,采用激光熔覆技术在Ti3Al2V表面原位合成TiB/TiN复合陶瓷强化涂层。通过测试分别研究了不同含量的CeO_2对熔覆层的强化相微观组织形貌、显微硬度和摩擦磨损性能的影响。结果表明,熔覆层原位合成了TiB和TiN强化相;通过添加适量的CeO_2,熔覆层中的强化相变得更加细小,组织分布更加均匀,硬度和摩擦磨损性能得到提高。CeO_2加入量的质量分数为2%时,熔覆层的表层硬度可达1400HV,耐磨损性能最佳。     

TC4表面激光熔覆Fe60-TiO2涂层性能研究

为了提高TC4合金表面的硬度和减磨性、优化工艺参数, 采用多组工艺参数(不同功率、不同TiO₂粉末含量)在TC4板表面制备不同比例的Fe60-TiO₂复合涂层, 分析了熔覆层宏观形貌、表面维氏硬度和减磨性。结果表明, 当激光功率为500W、TiO₂质量分数为0.10时, 熔覆层表面较平整; 通过X射线衍射分析熔覆层生成较多Ti化合物, 这些Ti化合物对提高熔覆层硬度和减磨性非常有利; 熔覆层硬度比基体提高了约2.5倍; 摩擦系数较基体相比有所降低, 熔覆层的平均摩擦系数约为0.46。此研究结果对TC4钛合金表面熔覆Fe基复合涂层的硬度和减磨性工艺参数有一定指导作用。     

铝合金表面激光熔覆Al+Y粉末的研究

为了研究激光熔覆制备Al-Y合金涂层的可行性,采用CO2激光器熔化预置的Al+Y混合粉末的方法,利用SEM,XRD,EDS和硬度检验等方法分析了熔覆层的显微组织、物相组成、成分分布和硬度等。在2034铝合金表面得到了激光熔覆涂层,其物相主要由Al,Y5Al3,YAl3,YA1等组成,Y元素主要分布于晶界和枝晶间,熔覆层的显微硬度70HV0.2～95HV0.2与基体的100HV0.2～120HV0.2相比较低,原因在于降低了基体中Cu元素的固熔强化效果。结果表明,熔覆层与基体形成了良好的冶金结合,熔覆层显微组织显著细化。     

微波辅助烧结Al掺杂ZnO陶瓷的缺陷和光学性能研究

采用微波辅助烧结法在空气气氛中以1100℃烧结20 min制备出不同Al₂O₃掺杂量（摩尔分数0%～6%）的ZnO陶瓷。通过XRD、SEM、霍尔实验、UV-Vis光谱、Raman光谱、PL光谱的表征,研究了Al₂O₃掺杂量的变化对微波辅助烧结ZnO陶瓷的物相结构、微观组织、电学性能、光学性能的影响。实验结果表明,Al₂O₃掺杂并没有改变ZnO陶瓷的六方纤锌矿结构,随着Al₂O₃掺杂量的增加,在ZnO晶界处逐渐形成ZnAl₂O₄尖晶石相,ZnO晶粒尺寸逐渐减小;微波辅助烧结所制备ZnO陶瓷的室温电阻率和光学带隙随Al₂O₃掺杂量的增加呈先减小后增加的趋势;当Al₂O₃掺杂量为摩尔分数4%时,所制备ZnO陶瓷的综合性能最好,样品的室温电阻率为1783Ω·cm,光学带隙为3.04 eV;随...