微锻造作用下激光熔覆实验研究与建模分析

激光熔覆是利用高能束激光热源辐射熔覆层和基材表面,使之熔化并迅速凝固,从而显著改善基材性能的一种新的工艺方法.由于熔覆层和基材的物理特性不一样,激光熔覆过程中必然产生热应力,其形态表现为拉应力.熔覆层表面在拉应力的作用下出现裂纹,严重影响了试件的质量.通过实验与建模,分析了熔覆层的应力类型,阐明了裂纹的形成机理,同时对试件进行预热和对熔覆层作微锻造处理,从机理和数学模型两个方面,论证了对熔覆层进行微锻造可以减少或消除熔覆层的拉应力,控制裂纹的产生.     

宽带激光熔覆高硬度火焰喷涂层组织和裂纹行为

对镍基合金火焰喷涂层进行宽带激光熔覆试验,分析熔覆层组织、物相组成和硬度分布规律以及工艺参数对组织、结合强度和硬度的影响。激光熔覆过程骤冷骤热的特点使得熔覆层内存在较高的拉应力,同时,由于激光熔覆镍基合金火焰喷涂层主要由g (Fe, Ni) 固溶体和弥散分布的高硬度脆性碳化物相(Ni, B) 和(Cr, Si) 相组成,熔覆层强度和硬度显著提高而延性降低,在凝固过程残余内应力的作用下极易开裂,熔覆层裂纹为低延性穿晶脆性冷裂纹。基体的预热和熔覆后保温缓冷可有效降低温度梯度,释放残余内应力,当预热温度为300 ℃时,熔覆层裂纹消失。     

激光熔覆层的缺陷成因及控制方法

激光熔覆技术是一种新型的材料表面改性技术,但熔覆过程中熔覆层很容易形成裂纹、气孔、熔覆层氧化烧损、基体的变形、熔覆层表面不平度、熔覆层间结合不良等缺陷。为了提高熔覆层的质量,着重分析了各类熔覆层缺陷的成因,提出了新的工艺方法和防止缺陷产生的措施,为今后激光熔覆技术的广泛应用,提供一定的指导和参考;同时展望了该技术的发展前景。     

纯Cr粉末激光熔覆技术研究

利用激光在PCrNi3Mo钢上熔覆纯Cr粉末，采用多道搭接技术实现了大面积激光熔覆，利用预热技术有效地消除熔覆层的裂纹。试验结果表明，获得了激光熔覆的最佳工艺参数，激光熔覆层均匀连续，无宏观气孔和裂纹，激光熔覆层与基体发生了冶金结合。熔覆层组织紧密，细化了晶粒和组织结构，硬度和耐磨损性能较高。     

激光熔覆裂纹问题的研究

综述了激光熔覆裂纹研究的现状,系统地描述了激光熔覆裂纹的形成原因及应力分布状态,归纳了目前改善工艺（熔覆工艺参数、预热处理和熔覆后续处理）、设计合金覆层成分（控制B和Si含量、调整或添加合金粉末中的合金元素）和从基体入手来防止裂纹的方法,对解决裂纹问题提出了一些建议。     

激光能量密度及路径对熔覆层成形性的影响

采用同步送粉式激光熔覆在Q345钢基体上熔覆一层Fe-Cr-B合金熔覆层,研究了熔覆层表面的宏观形貌,采用着色探伤剂对熔覆层表面进行了着色探伤,统计了熔覆层表面的裂纹信息,讨论了激光能量密度、激光熔覆路径及熔覆层表面宏观形貌三者之间的关联性,获得了Fe-Cr-B合金粉末激光熔覆的最佳激光熔覆工艺参数.     

激光熔覆技术的工艺过程及应用

激光熔覆技术是一种材料表面改性处理的新技术,具有广阔的应用前景。本文首先介绍了激光熔覆层的成形状况,对熔池成分的均匀化机理进行了分析,针对熔覆层容易产生裂纹的缺陷,从技术层面提出了解决和缓解的办法。阐述了激光熔覆工艺过程中合金粉末和保护气体的选择原则、合金粉末的供给方式、激光工艺参数的预定以及合金粉末和激光工艺参数的优化流程。简述了激光熔覆技术在零件表面修复、汽车、航空航天和生物医学等领域的应用状况,最后指出激光熔覆技术在今后进一步的研究重点。     

激光熔覆对轮轨材料摩擦磨损性能的影响

利用CO 2激光器分别在车轮和钢轨材料表面熔覆一层钴基合金粉,分析熔覆层的微观组织结构和显微硬度,利用MMS 2A摩擦磨损试验机研究轮轨材料激光熔覆钴基合金粉前后的摩擦磨损性能.结果表明:激光熔覆可获得厚度1 mm左右无气孔、裂纹且与基体冶金结合的优质激光熔覆层,熔覆层组织主要由γ Co、Cr 23 C6等相构成,熔覆区主要有平面晶区、胞状晶区、树枝晶区;车轮和钢轨熔覆层的显微硬度分别比基体提高了43%和45%,激光熔覆后的轮轨摩擦磨损性能明显优于轮轨基体,耐磨性能比轮轨基体提高约4倍,激光熔覆后轮轨的磨损机制主要表现为磨粒磨损.     

液压支架管激光熔覆316L不锈钢涂层组织与性能研究

基于煤机设备在特殊环境下的使用特点, 选择液压支柱管用20钢作为基体材料, 以316L不锈钢作为熔覆材料, 采用高功率半导体光纤耦合激光器在其上进行激光熔覆实验, 并对熔覆后涂层的形貌、 硬度、 耐蚀性以及耐磨性进行研究. 结果表明, 熔覆层与基体呈现出较好的冶金结合, 且并未出现明显裂纹、 孔洞等缺陷;此外, 熔覆层的硬度、 耐蚀性和耐磨性相对基体都有了很大的提高. 根据分析可知, 熔覆层性能的提高是与熔覆过程中显微组织的变化及热影响密切相关的, 熔覆层中的析出相、 硬质颗粒以及合金中的微量元素也对其性能有很大影响. 研究表明316L不锈钢作为一种良好的熔覆材料, 可用于煤机设备液压支架管的激光熔覆修复. 研究以液压设备用零件为对象, 因此对于煤机修复方面有重要的参考价值.     

浅谈激光熔覆技术研究进展

激光熔覆是一种新的表面改性技术,利用高能密度的激光束使基材表面的熔覆材料与薄层一起熔凝,形成冶金结合的添料熔覆层.综述了国内激光熔覆技术的研究状况,概括性地分析了激光熔覆技术研究热点,比如直接制造技术和激光修复技术的优点和面临的问题,并总结对比了钢基体和铝合金基体的激光熔覆常用工艺参数.由于激光熔覆的高成本限制了激光熔...     

激光熔覆陶瓷涂层研究现状与展望

陶瓷材料具有高硬度、高熔点、高耐蚀等特性,常被应用于机械装备关键零部件的表面强化改性和再制造修复。随着装备服役工况日益苛刻,传统金属材料所制备的装备运动部件在服役过程中易于发生磨损、腐蚀、变形等失效,进而导致服役性能退化,严重时甚至引发装备恶性故障。激光熔覆作为一种高效的表面强化和再制造技术,在提升基材表面耐磨、耐蚀、耐热、抗高温氧化等性能方面具有重要应用前景。通过激光熔覆技术在零部件表面制备陶瓷涂层,对于延长关键零部件寿命、提高资源利用率、节约稀贵金属材料具有重要意义。首先按照陶瓷涂层的组织结构和成形机理对激光熔覆陶瓷涂层进行了分类介绍;然后结合激光熔覆制备陶瓷涂层的典型缺陷详细阐述了涂层质量优化的常用方法;而后综述了激光熔覆陶瓷涂层在提升零件耐腐蚀、耐磨损、耐高温性能和提高生物相容性等方面的应用情况;最后,总结了激光熔覆陶瓷涂层技术发展现状,并展望了激光熔覆陶瓷涂层技术的发展趋势。     

激光熔覆工艺参数对铁基双层涂层组织和残余应力的影响

针对激光熔覆过程中剧烈的温度场变化伴随着应力、应变演化,进而导致零件具有高裂纹敏感性的问题,对不同激光扫描路径及工艺参数下残余应力演变规律进行研究。采用激光熔覆在Q345钢上制备了Fe基双层多道涂层,并以X射线衍射法结合电化学腐蚀剥层法测量沿涂层深度方向的残余应力分布,探究激光扫描路径、功率以及扫描速度对涂层显微组织和应力分布的影响。结果表明：涂层表面和内部为残余压应力,在涂层基体熔合线处残余应力发生突变,热影响区表现为残余拉应力;激光熔覆工艺对涂层残余应力的大小和分布规律有显著影响,当激光扫描路径为轮廓偏置式、激光功率为1.8 kW、扫描速度为0.02 m/s时,涂层具有最优的残余应力分布和成形质量;残余应力的产生主要与激光束对熔池的冲击作用以及熔覆层的非平衡凝固特性有关。     

铸铁CrMo表面激光熔覆Ni基高温合金粉末的磨损特性

采用激光熔覆技术在铸铁CrMo表面制备了Ni基高温合金熔覆层,采用SEM和晶相仪分析了激光熔覆层的晶相组织。采用回归正交试验方法,研究了基体和熔覆层在不同载荷和速度下的磨损特性。结果表明,熔覆层与基体形成良好的冶金结合,熔覆层组织致密,主要由树枝晶和共晶构成,熔覆层和基体材料的磨损机制为磨粒磨损;铸铁CrMo表面激光熔覆Ni基高温合金粉末可以提高表面的耐磨性能。     

激光熔覆成形预热基板设计及试验研究

为了降低激光熔覆成形过程中熔覆层热应力和减少裂纹的产生,以热传导理论和激光快速成形理论为依据,进行了预热基板的结构和控制设计;并进行了不同预热温度下单道熔覆和平面熔覆的试验研究.结果表明,通过智能PID控制器可对预热温度进行良好控制,通过热电偶温度采集模块可以实现对基板预热温度的连续、实时检测;在基板预热条件下进行激光熔覆成形可以显著改善试样的成形质量,并有效降低成形过程的热应力,减少了熔覆层裂纹的产生.     

激光熔覆技术在数控刀具表面改性中的应用

刀具表面强化处理是提高刀具耐磨性及其使用寿命的重要途径之一,本文充分发挥了激光熔覆技术的优势,并结合数控机床对刀具的使用要求,在普通刀具材料表面进行激光熔覆技术表面改性分析,阐述了采用YAG激光熔覆技术在普通刀具材料上获得性能良好数控刀具的可行性及其重要意义。     

激光熔覆技术在DA540-41压缩机转子上的应用

介绍了DA540-41型氧化氮压缩机转子轴承位轴颈严重磨损后通过激光熔覆修复重建的工艺方法.阐述了激光表面熔覆技术的原理及性能特点.这种激光熔覆技术在材料表面改性技术中的应用将促进高质量、低成本的材料改性技术的发展.     

45钢表面激光熔覆Ni20合金粉末的组织及耐腐蚀性能研究

利用激光熔覆技术,在45钢表面制备了Ni20合金粉末熔覆层,通过SEM、XRD等方法分析表明研究涂层相及组织。利用CHI660B电化学测试系统,测试膜层及基体的开路电位及极化曲线,采用SY/Q-750型盐雾腐蚀试验箱,对熔覆层的耐腐蚀性能进行研究。结果表明:熔覆层与基体形成良好的冶金结合;熔覆层组织具有定向凝固特征且晶粒生长方向垂直于界面;熔覆层主要由CrNiFeC,Fe3Ni2,Ni3Cr2等相组成;Ni20合金合金粉末激光熔覆层在3.5%NaCl盐雾中的腐蚀为局部点蚀,45钢为均匀腐蚀,熔覆层腐蚀速率仅为45钢的一半;电化学测试表明熔覆层的自腐蚀电位较45钢正移,具有更小腐蚀电流密度。