Ni基WC合金3D激光熔覆工艺研究

以正交实验规则设计3D激光熔覆试验来研究不同工艺参数对熔覆指标的影响,实验表明,WC添加量对熔覆层硬度、抗磨性影响最大,激光功率影响稍次之,激光扫描速度影响次之,送粉速度影响最小。对熔覆层组织分析表明,随WC添加量增多,更易生成CrB、W2B等硬质相,未分解的WC颗粒也越多,粘结相Ni枝晶越细小。激光熔覆Ni基WC合金涂层表面摩擦磨损特性表现为以磨粒磨损为主,塑性变形、粘着磨损和磨粒磨损相结合。     

Ni60A/WC激光熔覆涂层表面抗蚀行为

牙轮钻头是钻井设备的重要部件,易受到磨损与腐蚀.为了增加牙轮钻头的工作时效,可在其表面激光熔覆强化层.本研究利用YLS-2000型激光器在牙轮钻头材料15CrNiMo钢表面分别制备了Ni60A熔覆层,以及5％、15％、25％(质量分数,下同)WC增强的Ni基涂层.采用SEM和EDS等方式分析了熔覆层的显微组织及元素分布;利用XRD分析了各Ni60A/WC涂层的物相组成,使用CHI660E型电化学工作站测试了Ni60A/WC涂层的耐腐蚀性能.研究WC含量对Ni60A/WC熔覆层的微观组织与耐腐蚀性能的影响;讨论Ni60A/WC熔覆层与基体在不同pH值腐蚀液中的腐蚀行为.结果表明:随着WC含量的增多,涂层组织出现微区定向凝固;各涂层中均出现了γ(Fe,Ni)以及M23 C6、M6 C等金属间化合物;相比于基体,在不同pH值腐蚀液中,Ni60A/WC涂层的自腐蚀电流密度降低了1～2个数量级,具备良好的耐腐蚀性能,但其耐腐蚀性与WC的添加量呈负相关;富H+、OH-环境促使钝化膜由低价氧化物转变为高价氧化物.     

激光熔覆添加碳化钨的镍基合金层的组织和硬度研究

为促进激光熔覆在金属材料表面改性中的进一步应用,利用光学显微镜、扫描电镜、显微硬度计和电子探针微区成分分析,研究了Q235钢基体上激光熔覆添加有WC的Ni基合金层的特性及其演变,讨论了熔覆层合金成分和显微硬度的变化规律,力求得到熔覆粉的最佳WC含量.结果表明,当添加WC低于30%(质量分数)时,激光熔覆不出现裂纹;而当WC质量分数增加到30%(质量分数)时,熔覆层平均硬度增加,出现裂纹.在熔覆层中WC完全熔化并溶解,凝固组织主要由枝晶和枝晶间共晶组成,熔覆层呈胞状或条带状快凝亚稳的两相组织.     

NAK80模具钢表面2种激光器熔覆Ni基碳化钨合金层组织结构及耐磨性比较

为了研究激光器对Ni基碳化钨合金熔覆层组织结构和性能的影响,分别采用Nd:YAG与CO2激光熔覆技术在NAK80模具钢表面制备了Ni基碳化钨合金层,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪、显微硬度计以及摩擦磨损试验机测试分析了2种熔覆层的组织结构、显微硬度及耐磨性能。结果表明:2种熔覆层与基体之间均呈现良好的化学冶金结合;熔覆层组织主要为粗大的未熔碳化钨颗粒和均匀分布的树枝晶,Nd:YAG激光熔覆层的组织比CO2激光熔覆层的细小;2种熔覆层相结构主要包括WC,W2C,Cr23C6,NiCr,CrB2以及γ-Ni等;2种激光器熔覆处理后,NAK80模具钢表面硬度和耐磨性都得到显著改善,CO2激光熔覆层的硬度和耐磨性高于Nd:YAG激光熔覆层,2种激光熔覆试样的磨损机制均为磨粒磨损。     

激光熔覆镍基碳化钨涂层的研究进展

激光熔覆是以高能量密度的激光束为热源在基体表面熔覆材料实现熔覆层与基体的冶金结合以到达改性或修复目的的技术.通过激光熔覆技术制备的镍基碳化钨涂层由于其具有较高的硬度以及优异的耐磨损、耐腐蚀特性,在工业领域应用广泛.首先介绍了镍基碳化钨涂层的特点与性能;之后从工艺参数、WC含量、加入纳米WC颗粒3个方面对影响镍基碳化钨涂...     

WC含量对Stellite6激光熔覆涂层耐液态铅铋腐蚀性能的影响

为提高316L不锈钢耐高速流液态铅铋腐蚀能力,采用激光熔覆方法,通过在Stellite6合金中添加不同比重的WC制备熔覆层,将加工好的试样放进400℃的高温铅铋熔融炉进行500 h高速流实验,相对流速设定为3.23 m/s。使用SEM、XRD、EDS、OM和激光共聚焦显微镜观察了熔覆层腐蚀前后的微观组织和表面形貌,结果表明:随着WC含量增加,熔覆层的硬度值也逐渐增加,当WC添加量在10%时,耐磨性最好,表面粗糙度值最低为33.6μm;不同WC含量的熔覆层均能够有效地提升耐蚀性能,当WC添加量在10%时,渗氧层的深度最小,为2.8μm。     

工艺参数对不锈钢表面激光熔覆Ni基涂层组织及耐腐蚀性能的影响

利用6kW横流CO2激光器在1Cr18Ni9Ti不锈钢表面进行了不同工艺参数下单道Ni25WC35合金粉末熔覆。分析了熔覆层的物相组成,研究了不同工艺参数对熔覆层耐腐蚀性能的影响。结果表明:熔覆层主要由(Fe,Ni)固溶体和WC原位自生成的W2C组成,同时含有CrNiFeC,Cu3.8Ni化合物和FeW3C,Ni2Si,Fe3Ni3B等硬质相。光学显微观察显示熔覆层组织均匀、致密,与基体结合良好。在5.0%NaCl饱和溶液中电化学腐蚀测量分析结果得出,随着激光功率的增加,熔覆层的耐腐蚀性能降低;随着扫描速率增加,耐腐蚀性能先增加,后降低。最高自腐蚀电位为-554.70mV,最低腐蚀电流密度为0.55μA.cm-2。综合得出,Р=3.0kW,ν=500mm.min-1的试样熔覆层耐腐蚀性能最好。     

激光熔覆Ni基WC复合熔覆层组织与性能的研究

通过激光熔覆的方法在Cu-Cr-Zr三元铜合金表面制备Ni60添加不同含量WC颗粒的合金熔覆层。熔覆层的微观组织结构、化学成分、物相组成分别由SEM、EDS、XRD进行表征;显微硬度、耐磨性和耐蚀性也分别由硬度试验机、干滑动摩擦磨损试验机以及电化学工作站进行测试。结果显示,在合适的工艺参数下,可以得到冶金结合良好,没有缺陷,组织均匀且致密的激光熔覆层。含WC的熔覆层组织中,主要含有Cr7C3、Cr23C6、CrB、NiSi3、γ(Ni,Fe)、W2C、Cr2W4C、WC等相。熔覆层平均硬度可达基体的7倍以上,并且随WC含量增加逐渐增加。熔覆层耐磨性随WC含量增加也逐渐提高,摩擦系数和磨损量均下降明显。熔覆层的耐蚀性随WC含量的增加先提高,后降低,其中WC含量为15%时熔覆层的耐蚀性最好。     

钛合金表面激光熔覆Co-WC复合涂层的组织及力学性能

在钛合金TC4(Ti-6Al-4V)表面利用激光熔覆Co-WC复合涂层,利用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和硬度计研究涂层的微观组织及力学性能。结果表明,Co+15%WC、Co+30%WC及Co+45%WC试样熔覆层与基体都实现了冶金结合,表层激光熔覆层涂层内组织均匀致密,没有气孔、裂纹等缺陷。而Co+60%WC试样虽然熔覆层与基体界面也为冶金结合,但是熔覆层内发生了开裂。激光熔覆Co-WC复合熔覆层的宏观洛氏硬度较TC4基体提升了2~3倍,合金粉末中WC的含量比例越高,熔覆涂层试样的宏观洛氏硬度的提升越明显。4种熔覆试样从基体到熔覆层表面,其显微硬度都是逐渐升高的趋势,熔覆层表面显微硬度达到TC4基体的显微硬度的近3倍。在Co基合金粉末中添加WC的最大含量为45%,高于45%之后,熔覆层显微硬度值下降。     

Ni60A+20WC于水刀喷嘴耐磨层的应用工艺

采用高频感应熔覆技术以提高高压水刀喷嘴的耐磨性能,本实验选用304不锈钢板作为基体材料,Ni60A+20%WC合金粉末作为熔覆层材料;分别采用高频感应加热设备、电火花成型机和小孔机对试件进行加热、熔覆并加工到规定尺寸.采用扫描电子显微镜观察试件的微观组织,发现涂层和基体之间产生了扩散层;采用X射线衍射仪分析涂层相结构,涂层中存在的强化相有WC、Fe_3Ni_2、W2C、Cr_3C_2、Cr_2Ni_3等;摩擦学性能测试实验表明涂层材料大大提高了水刀喷嘴的耐磨性;显微硬度实验表明WC极大地提高了涂层的硬度,其平均值约为1 000 HV0.1,基体约为190 HV0.1.在水刀喷嘴内孔成功制备了WC增强Ni基熔覆层,该熔覆层光滑平整,表面无明显缺陷,与基体实现冶金结合,性能优异.     

45钢表面Ni基激光熔覆层的耐蚀性能

为改善45钢表面的力学性能和耐蚀性,在相同功率下采用不同扫描速率在其表面激光熔覆制备了Ni基(Ni35A)复合涂层。利用金相显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计和电化学腐蚀测试系统对熔覆试样进行组织形貌、相组成、显微硬度和耐蚀性能分析。结果表明:熔覆试样由熔覆层、结合区和基体3部分组成;熔覆层组织细密并与基体冶金结合,扫描速率过大时易形成裂纹;熔覆层主要由FeNi3和Ni3B相组成,不同速率所得熔覆层显微硬度均超过400 HV;扫描速率为500 mm/min时熔覆试样自腐蚀电位提高了40 mV。     

45钢表面激光熔覆CoCrNi中熵合金涂层组织与性能

为探究CoCrNi中熵合金在激光熔覆领域中的应用,以CoCrNi合金粉末作为熔覆粉末,在45钢表面采用同轴送粉法制备合金涂层。利用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度仪、摩擦磨损实验机和电化学工作站等设备研究了熔覆层微观组织、硬度、耐磨性和耐腐蚀性能。结果表明：熔覆层成形良好,组织均匀致密,组成相主要为FCC单相固溶体;熔池与基体交界处为平面晶,底部靠近中心为柱状晶,顶部分别为胞状晶和等轴晶,3种元素在熔覆层深度方向上的比例几乎相同;熔覆层平均硬度为250HV,摩擦系数、磨损量较基体分别降低了11.7%和36.7%;自腐蚀电流密度略有降低,CoCrNi熔覆层的钝化区域为-150到1 100 mV,表明熔覆层显著提高45钢的耐腐蚀性能。     

耐磨耐蚀Fe基激光熔覆层的组织和性能研究

目的 采用同步送粉激光熔覆技术制备兼具耐磨与耐蚀性能的Fe基熔覆层,获取熔覆层的物相组织、硬度与耐蚀性,并研究热处理对熔覆层性能的影响。方法 采用Fe-B-C-Cr-Ni-Mo-Nb-V多组元合金粉末,在304不锈钢基体上制备Fe基耐磨耐蚀熔覆层,并模拟淬火加高温回火的热处理工艺,进行熔覆层热处理试验。采用XRD、SEM表征熔覆层的物相组成和微观组织,采用显微硬度计测试熔覆层的硬度,通过极化曲线和阻抗谱对熔覆层的电化学腐蚀性能进行测试。结果 所制备的激光熔覆层同基体具有良好的冶金结合,熔覆层物相包含奥氏体g相、马氏体α''相和Cr23(C,B)6相。熔覆层的微观组织为亚共晶结构,由尺寸细小的树枝晶和枝晶间层片状共晶组织构成,热处理后还形成了大量微纳尺度的析出相。激光熔覆层的硬度相对于基体硬度提高了2.5~2.7倍,热处理后试样最高硬度达521.4HV。激光熔覆层的自腐蚀电位为−0.428 V,腐蚀电流密度为1.41×10⁻⁵ A/cm²,热处理后的熔覆层自腐蚀电位降低,腐蚀电流密度增大,阻抗值明显减小,耐蚀性降低。结论 利用激光熔覆Fe-B-C-Cr-Ni-Mo-Nb-V多组元合金粉末可制备致密、无缺陷的Fe基熔覆层,细晶强化以及大量硬质共晶组织的存在使熔覆层的硬度得到显著提升。高Cr、Ni含量保证了熔覆层具有良好的耐蚀能力,淬火加高温回火的热处理工艺使熔覆层的硬度提升,但耐蚀能力有一定程度的下降。该Fe基熔覆层在耐磨耐蚀涂层技术领域具有较好的应用前景。     

激光熔覆制备原位自生TiC增强Ni3（Si,Ti）复合涂层研究

运用激光熔覆技术修复受损的烟汽轮机叶片,在GH864镍基合金表面制备原位自生TiC颗粒增强Ni3(Si,Ti)金属间化合物复合涂层.利用扫描电镜、能谱分析仪、X射线衍射仪及显微硬度计研究了(Ti+C)的加入量对熔覆层组织及硬度的影响.研究表明:在优化的工艺参数下可获得宏观质量完好,无裂纹、气孔等缺陷,且与基体呈冶金结合的激光熔覆层,熔覆层由Ni(Si)、Ni3(Si,Ti)和TiC组成;当合金粉末中(Ti+C)的加入量为20%时熔覆层的硬度最高可达780Hv,是基体材料的2.4倍.     

等离子熔覆Ni—Cr合金涂层的组织与性能研究

采用等离子熔覆技术在40Cr钢基材表面熔覆Ni-Cr合金涂层,研究了熔覆层的组织特征、成分和显微硬度分布特点.结果表明:等离子熔覆层与基体的结合面是由等轴晶构成的,熔覆层与基体呈现良好的冶金结合状态;熔覆层中部分布着沿逆热流方向生长的排列较规则的枝晶组织;熔覆层表层是细小的枝晶组织.能谱分析表明在结合面处Ni,Cr含量发生显著变化,等离子熔覆可以实现低稀释率.熔覆层的显微硬度呈梯度过渡到基体,熔覆层外层硬度值最高,在结合面附近硬度出现显著的变化.     

激光熔覆工艺参数对熔覆层质量的影响

为了在工件表面获得最佳的熔覆层,以40CrNi2MoA钢为基材、Ni35和Ni25为粉末,采用不同工艺参数进行了激光熔覆,检测了熔覆层的组织结构,分析了其随熔覆工艺参数变化的规律,确定了最佳工艺条件。结果表明:采用最佳熔覆工艺修复工件可得到组织致密、无裂纹、无气孔的熔覆层;熔覆层与基体呈优良的冶金结合。     

Cu-Sn/Fe合金粉末激光熔覆层的组织与硬度分析

为改善Cu基合金涂层与16Mn钢基体的匹配性,提高涂层强度和硬度,采用同步送粉技术,通过工艺优选,在16Mn钢表面激光熔覆了Cu-Sn/Fe基混合合金粉末,并研究了制备的熔覆层组织、颗粒物的相结构、尺寸和弥散分布行为.结果表明,激光熔覆层为树枝晶组织和网状组织及其上分布的σ-FeCr球形颗粒相.颗粒相σ-FeCr对提高熔覆层硬度起到一定的作用.熔覆层、热影响区和基体中,熔覆层硬度最高,进入基体后,硬度值突降,故熔覆层起到表面强化的作用.     

钛合金表面激光熔覆Ni基梯度涂层的研究

为了改善Ti6Al4V钛合金表面耐磨性能和抗高温氧化性能,采用CO2激光在Ti6Al4V钛合金表面进行激光熔覆Ni基梯度涂层试验.利用扫描电镜和显微硬度计等手段分析了熔覆层组织,测试了基体和熔覆层的显微硬度.结果表明,采用适当的工艺参数,可以在钛合金表面获得连续、均匀、无裂纹和气孔的熔覆层.熔覆层组织由树枝晶和晶间共晶组织构成,并与基体形成牢固的冶金结合.由基体到表面,显微硬度过渡平稳,呈明显梯度渐变特征.     

基底材料对NiCrBSiC合金激光熔覆层组织和磨损性能的影响

采用横流CO2激光在45钢和TC4钛合金表面熔覆NiCrBSiC合金涂层,利用XRD,SEM和TEM分析了激光熔覆层的微观组织,测试了激光熔覆层的硬度和摩擦磨损性能.结果表明,NiCrBSiC合金激光熔覆层的组织和性能与基底材料的种类密切相关.45钢表面激光熔覆层由γ-Ni,Ni3B,Cr7C3和CrB相组成,硬度在HV800～900之间;TC4合金表面激光熔覆层由γ-Ni,Ni3B,TiC和TiB2相组成,硬度在HV900～1100之间.TC4合金表面NiCrBSiC激光熔覆层的摩擦系数和质量磨损率分别低于45钢表面NiCrBSiC激光熔覆层的摩擦系数和质量磨损率.     

合金成分对镍基合金激光熔覆涂层组织与性能的影响

为了研究激光熔覆镍基合金涂层显微组织与性能之间的关系,本文选用Ni25、Ni45、Ni60镍基自熔性合金粉末作为熔覆材料,在同一工艺参数下在45#钢基体上制得Ni25、Ni45、Ni60合金激光熔覆涂层。利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计等方法对涂层的显微组织、物相组成、显微硬度等进行了研究。结果表明从Ni25到Ni60合金涂层,随着合金元素含量的提高,涂层微观组织逐渐由亚共晶转变为过共晶,γ-Ni奥氏体枝晶所占体积分数减少,尺寸细化,枝晶间的共晶组织和硬质相所占的体积分数增大,涂层和基体之间结合带的宽度越来越窄,熔覆层的显微硬度越来越高。Ni25、Ni45合金涂层的平均显微硬度分别为250HV和550HV左右,而Ni60合金涂层的平均硬度却高达750HV左右,为Ni25合金涂层的3倍。