激光熔覆TiC金属基陶瓷涂层的研究

采用自动送粉模式在碳钢表面原位激光熔覆TiC金属基陶瓷涂层.测试了涂层的温度场并模拟计算了光斑能量分布.用XRD表征了粉末和涂层的物相,用SEM分析了涂层表面和横截面的显微组织.研究表明光斑直径大小对熔覆涂层温度分布和涂层微观结构、性能的影响显著.当光斑直径为2.8mm时,能量分布为“尖顶帽状”模式,涂层为均匀的枝晶组织且致密,其显微硬度最高可以达到1 280HV.     

原位TiC/金属基激光熔覆涂层的微结构特征

利用激光熔覆制备了原位形成TiC陶瓷颗粒增强金属基复合材料涂层 ,TiC为熔覆时原位形成。颗粒细小弥散 ,具有内晶型及密度梯度分布特征 ;HREM观察表明 ,TiC/基体界面结构具有洁净及微晶过渡特征 ,无界面反应物 ;熔覆组织具有较高的显微硬度及耐磨性。     

原位TiC／金属基激光熔覆涂层的微结构特征

利用激光熔覆制备了原位形成ＴｉＣ陶瓷颗粒增强金属基复合材料涂层,ＴｉＣ为熔覆时原位形成。颗粒细小弥散,具有内晶型及密度梯度分布特征;ＨＲＥＭ观察表明,ＴｉＣ／基体界面结构具有洁净及微晶过渡特征,无界面反应物;熔覆组织具有较高的显微度及耐磨性。     

铝合金表面激光熔覆原位自生TiC增强金属基复合材料涂层

以Ti,SiC混合粉末作为预置合金涂层,采用2kW连续Nd:YAG固体激光器进行激光熔覆处理,在6061铝合金表面借助于接触反应法制备原位生成TiC颗粒增强Al-Ti复合材料涂层。试验结果表明：采用适合的激光辐照工艺参数,可获得增强相TiC弥散分布,以Ti-Al金属间化合物及Al过饱和固溶体为主要组成相的复合材料熔覆层组织。TiC颗粒与复合材料基体润湿良好,熔覆层结晶致密,与6061铝合金基材呈良好的冶金,珂明显地改善铝合金的表面性能。     

激光熔覆陶瓷增强金属基复合涂层技术的研究进展

讨论了激光熔覆外加陶瓷增强金属基复合涂层技术中外加陶瓷相与基体的界面问题及一般的解决方法,指出原位合成技术与激光熔覆技术结合可有效解决界面问题,从铁基、镍基等复合涂层的原位反应材料体系、反应机理分析、组织结构和性能的改善等几个方面,综述了激光熔覆原位自生陶瓷增强金属基复合涂层技术的研究进展,最后从微观反应机制和宏观实际应用2个角度提出了今后的研究方向:原位合成试验与热力学理论的互相补充与验证,及计算机数值模拟技术的应用.     

TC4钛合金表面激光熔覆TiC复合涂层组织和耐磨性能

采用HL-5000型横流CO2 激光加工机,在TC4钛合金表面制备了表面平整、细密、消除了裂纹与孔隙的TiC复合涂层.通过SEM、EDAX、XRD、HXD-1000TMC型显微硬度计和HT-600型高温摩擦磨损试验机,分析了熔覆层的显微组织、成分、物相,测试了激光熔覆层的显微硬度和滑动摩擦磨损性能.结果表明,激光熔覆制备的TiC复合涂层与基体呈冶金结合,涂层中有大量小块状、针状TiC颗粒和TiC树枝晶,熔覆层的显微硬度达880～ 1087 HV0.1,耐磨性能比TC4钛合金显著提高.     

激光熔覆TiC／Ni＋Cr涂层过程中陶瓷相的行为

借助ＳＥＭ、ＴＥＭ对激光熔覆ＴｉＣ／Ｎｉ＋Ｃｒ过程中陶瓷相ＴｉＣ的行为进行了研究。结果表明：未受基体中Ｆｅ扩散影响的熔覆层表层，ＴｉＣ仍保持为完整的六边形截面颗粒。交互扩散区的ＴｉＣ颗粒在凝固应力作用下可能产生裂纹。溶解促进裂纹的萌生和扩展。溶解后的陶瓷相与粘结相交互作用生成（Ｆｅ，Ｃｒ）２３Ｃ６。溶解后的陶瓷相在凝固过程中重新析出，析出的陶瓷相可使涂层强化。     

激光熔覆陶瓷涂层的组织和性能的研究现状

激光熔覆陶瓷涂层技术是一项新兴的高新技术。该技术利用高能密度的激光束实现金属基体与表面陶瓷层的冶金结合，从而使金属表面获得高的耐磨性、耐热性、耐高温和抗氧化性等综合性能。1激光熔覆陶瓷涂层的组织1．1陶瓷涂层材料和基体材料按组成不同，陶瓷分为氧化物和非氧化物两大类。常用氧化物陶瓷有Al2O3、ZrO2等。非氧化物陶瓷主要是由金属、类金属与C、N、B、Si等元素组成的化合物。陶瓷还可按功能分类。在热功能方面，耐热性较好的有AI刃3、MgO、ZtOZ、TIN等；绝热性较好的有SIO。、AI刀3、SIOZ、AI刀3等。在力学性能方…     

激光熔覆陶瓷涂层的研究现状

激光熔覆技术是近几十年来迅速发展起来的一种高新表面改性技术,为工程材料制备耐磨、耐蚀及耐热的表面涂层开辟了广阔的应用前景.系统地介绍了激光表面熔覆纯陶瓷涂层、金属基陶瓷复合涂层、生物陶瓷涂层及自生陶瓷涂层的研究现状和发展前景;并根据熔覆材料与基材的匹配要求及激光熔覆陶瓷涂层过程中产生的相关问题设计了陶瓷涂层的选择原则,为陶瓷材料的选择提供了参考.     

激光熔覆陶瓷涂层的研究现状及发展

论述了激光熔覆陶瓷涂层的特点,分析了激光熔覆陶瓷涂层的发展历程及存在的主要问题,总结了当今激光熔覆陶瓷涂层的主要研究方向.     

激光熔覆TiC颗粒增强Fe基梯度涂层的耐磨性能

采用激光熔覆的方法将TiC颗粒增强铁基粉末熔覆在40Cr钢基体上制备高硬度耐磨梯度陶瓷涂层。利用扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）、X射线衍射仪（XRD）、显微硬度计、摩擦磨损试验机对熔覆层的微观组织、物相、硬度及耐磨性进行研究。结果表明：熔覆层物相主要为奥氏体相、TiC强化相,并有少量铁素体相,激光熔覆TiC颗粒增强粉末制备的金属陶瓷涂层组织致密、物相与粉末组成基本一致;TiC 强化相在熔池底部到顶部呈梯度分布,熔池中TiC强化相部分溶解、尺寸减小,部分受激光热作用长大呈四方形、雪花状、鱼骨状,TiC相在熔池底部呈现3种生长方式,且TiC增强相分布较少,熔池中部TiC增强相逐渐增多,熔池上部TiC增强相出现富集并桥接生长;熔覆层维氏硬度HV高达19 602.94 MPa,同等条件下,涂层的摩擦磨损深度为基体的1/5,显著提高了基体的耐磨性。     

激光熔覆WC-Ni基金属陶瓷涂层的几何形貌特征

通过送粉式激光熔覆系统将WC-Ni基金属陶瓷粉末熔覆到45钢和铸铁基体上,观察其熔覆层的几何形貌特征。结果表明：以45钢为基体的金属陶瓷涂层,在功率变化很大的范围内其几何形貌特征良好;而以铸铁为基体的金属陶瓷涂层其几何形貌特征有缺陷,并分析了造成缺陷的原因。同时,将多元线性回归分析方法应用于激光熔覆层高度的预测。     

激光熔覆原位自生TiB_2/Ni金属陶瓷复合涂层的裂纹研究

用激光熔覆技术在45钢表面制备了不同成分配比的原位自生TiB_2/Ni金属陶瓷复合涂层,研究了涂层的残余应力分布和开裂行为.结果表明:裂纹源产生的部位主要是熔敷层中的硬质相央杂物、熔覆层中共晶团问显微孔和熔覆层与基材界面间的微孔洞.     

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%。     

激光熔覆原位生长TiB2/TiC增强铁基涂层组织及性能

目的 采用激光熔覆技术在45钢表面制备原位生长的TiB₂、TiC陶瓷相,以提高铁基涂层的耐磨性能。方法 利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)研究铁基复合涂层的相组织、显微组织。使用显微硬度计、磨损实验机等仪器进行显微硬度和耐磨性的测试。结果 在铁基粉末中添加Ti、B₄C后,涂层原位生长出均匀分布的TiB₂、TiC陶瓷相,其数量随着(Ti+B₄C)添加量的增加而增多。经过扫描电镜结合EDS判定TiB₂多呈矩形形貌,TiC呈球形或花瓣状。在原位生长过程中,TiB₂优先形成,而TiC多依附在TiB₂周围,以颗粒状存在。铁基复合涂层的显微硬度随着(Ti+B₄C)添加量的增加逐级增加,质量分数为30%的(Ti+B₄C)复合涂层的硬度最高(1 086HV0.2),比铁基涂层(611HV0.2)的硬度提高了约0.78倍。复合涂层的磨损性能得到明显改善,其中质量分数为...     

等离子熔覆TiC/Fe基熔覆层显微组织及碳化物演变机理分析

目的 为了提高3Cr13马氏体不锈钢的硬度和耐磨性,在其表面制备TiC/Fe基熔覆层,分析熔覆层组织的均匀性及碳化物类型,探究碳化物演变机理和对熔覆层硬度的影响规律。方法 采用等离子同步送粉熔覆,在3Cr13不锈钢基材上熔覆球形TiC/Fe基熔覆层。利用扫描电子显微镜、X射线衍射、能谱仪分析熔覆层微观形貌特征、相组成以及析出相的元素分布规律,利用显微硬度计测量熔覆层的硬度。结果 随着TiC添加量的增加,熔覆层中的Ti和C元素含量也增加,说明有部分TiC熔解。未添加TiC的熔覆层组织主要是Fe-Cr固溶体和(Fe、Cr)7C3,TiC/Fe基熔覆层的为Fe-Cr固溶体和TiC、(Fe、Cr)3C2、(Fe、Cr)7C3。两种熔覆层中的析出相主要以(Fe、Cr)7C3为主,但在TiC/Fe基熔覆层中还存在其熔解后重新析出的TiC及过渡相(Fe、Cr)3C2。TiC添加量增加,熔覆层显微硬度也增加。结论 TiC/Fe基熔覆层中的第二相除(Fe、Cr)7C3,还有原始TiC、析出的TiC和(Fe、Cr)3C2。在研究范围内,随着TiC添加量增加,熔覆层中熔解的TiC量也增加。析出的TiC可以作为(Fe3Cr4)C3的有效形核质点,促进(Fe3Cr4)C3的形成,形成过程是(Fe、Cr)3C2以析出的TiC为形核核心形核长大,随后相变为更加稳定的(Fe、Cr)7C3,在快速冷却过程中有未转变完的(Fe、Cr)3C2保留下来。熔覆层中的原始TiC、析出的TiC、生成的(Fe、Cr)7C3和(Fe、Cr)3C2作为硬质相提高了熔覆层的硬度。     

送粉激光熔覆ZrO2/Ni60复合涂层组织结构与性能

采用送粉激光熔覆工艺分别制备了含1％和3％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要小许多，因此在激光束提供的能量超过一定值之后，会出现分层的组织结构，反之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。     

送粉激光熔覆中送粉速率对激光束与粉末流相互作用的影响

引入经典光学理论计算激光束与粉末流的相互作用，藉此研究了送粉速率对工件表面激光强度分布和不同位置颗粒温度的影响。计算结果表明：随送粉速率的增加，激光强度以及颗粒温度的最高值都显著降低：同时，激光强度分布和不同位置颗粒温度趋于均匀。由于对激光熔池中动力学过程的潜在影响，这些结果应在描述激光熔覆过程的数学模型中加以考虑。     

激光熔覆原位合成TiC/Ti复合材料试验研究

利用激光熔覆技术，在工业纯钛表面原位合成了TiC／Ti复合材料。结果表明：选择不同的激光熔覆工艺参数，可使碳粉和Ti粉通过原位合成反应在钛表面生成TiC／Ti复合材料熔覆层；激光功率和扫描速率是影响熔覆层质量的主要因素：激光功率越大，形成的增强相颗粒尺寸越大，相应合金元素氧化也越严重；扫描速率越大，Ti与C的作用时间变短，增强相颗粒尺寸越细小，且增强相所占的体积分数也相应减少。用XRD、DES和SEM证明了TiC颗粒的存在，同时发现颗粒分布具有一定的均匀性，原位生成的TiC颗粒主要以等轴状和块状两种形态存在。