不同堆积方式对TC4合金多层熔覆层质量影响的研究

为探究扫描路径和堆积方式对TC4(Ti-6Al-4V)合金多层激光熔覆层质量的影响,采用IPG光纤激光器和侧向送粉系统,在TC4合金表面进行多层激光熔覆试验。熔覆粉末选用Ni60A自熔性合金粉末,送粉电压选择10V,多道搭接率选择45%。采用设计的三种不同堆积方案进行熔覆试验。方案一:每层选择热搭接的扫描方式进行逐层堆积;方案二:单数层选用热搭接的扫描方式,双数层选用和单数层方向垂直的扫描方向进行逐层堆积;方案三:每层选用热搭接的扫描方式,熔覆完成后再进行一次激光重熔,逐层堆积。结果表明,方案二得到的熔覆层表面最平整,洛氏硬度最高;方案三得到的熔覆层表面光滑,硬度较高,但是熔覆层表面裂纹较多。     

钛合金表面激光熔覆CoCrMo强化涂层路径选择与质量分析

针对生物医学上常用的钛合金材料表面硬度与耐磨性较差的问题,尝试采用同轴送粉激光熔覆技术,在纯钛板上制备CoCrMo新型高硬度耐磨熔覆层。为了保证熔覆层质量,在工艺参数优化的基础上,设计了单向搭接、矩形嵌套搭接和圆形螺旋搭接3种不同扫描路径。结果表明,通过对3种不同扫描路径下激光熔覆样件的宏/微观显微组织的对比分析,发现单向搭接方式得到的样件表面质量最佳,且熔覆层显微组织形态最优。因此选取该方式制备的最佳样件,进一步检测分析其硬度和耐磨性数据,发现与基材相比,熔覆层硬度有显著提高,为基材的5~6倍,耐磨性也获得明显提高。     

光纤激光熔覆铁基合金粉末对45钢表面组织和性能的影响

利用IPG-3000 W光纤连续激光器和激光同轴送粉方式在45钢表面熔覆铁基合金粉末,利用金相显微镜、显微硬度计、X射线衍射仪等,分析研究激光熔覆铁基合金粉末对45钢微观组织、显微硬度的影响。结果表明:45钢光纤激光熔覆层的微观组织为胞状晶、柱状晶、树枝晶和等轴晶,主要物相为Ni-Cr-Fe、γ-[Fe,Ni];当激光功率为600 W,扫描速度为0.3 m/s,送粉速率为0.8 g/h,靠近结合面一侧的熔覆层处最大硬度值为560 HV。对比单道和多道搭接熔覆层硬度,发现多道搭接熔覆层硬度较单道熔覆层硬度降低10~40 HV     

45钢多道搭接激光熔覆层的组织与性能

在45钢表面进行了激光搭结熔覆WC-12Co涂层的实验,对复合涂层的组织、硬度等进行了研究.结果表明:激光熔覆区在微观结构上分为熔覆层、熔化区和热影响区.在搭接区出现了较为粗大的组织特征,采用同一激光工艺参数,多道搭接熔覆层的显微硬度降低.多道搭接熔覆产生的重稀释导致涂层中WC硬质相含量明显降低,是造成激光熔覆层硬度下降的主要影响因素.     

外圆表面送粉激光熔覆ZrO2/Ni60A复合涂层组织及硬度

在304不锈钢外圆表面激光熔覆镍基氧化锆金属陶瓷粉末,对激光工艺参数优化,制备工艺性能良好的熔覆层。研究了激光工艺参数对熔覆层宏观形貌、显微组织和硬度分布的影响。结果表明:激光功率为1.5 kW时,涂层硬度最佳;随着扫描速度的增大,熔覆层的组织有细化的趋势;通过优化扫描速度,可得到显微硬度较高,且沿熔覆层表面垂直方向的硬度分布变化不大的熔覆涂层。     

激光功率对 WO3-V2O5-C 镍基熔覆层硬度的影响

采用激光熔覆技术,在45#钢表面制备WO3-V2O5-C镍基熔覆层。分析了熔覆层的显微组织,测试了熔覆层的显微硬度,研究了熔覆粉末中WO3-V2O5-C的含量及激光功率对熔覆层硬度的影响。结果表明:采用WO3+V2O5+C质量分数为25%的熔覆粉末,以1.4 kW功率进行激光熔覆,所得熔覆层硬度最高,平均值高达1400HV0.3,可大大提高材料的耐磨性。     

扫描速度对45钢表面Ni基TiC激光熔覆层性能的影响

TiC陶瓷相韧性好、润湿性好、热化学稳定性高、耐磨性好,在激光熔覆温度下几乎没有脆性第二相生成,是理想的增强相,但目前对其加入Ni基合金粉末进行激光熔覆的研究较少。在TLF3200TM三维激光焊接机上以不同的扫描速度在45钢表面激光熔覆Ni基TiC复合粉末,采用扫描电镜观察熔覆层形貌,采用硬度计测试熔覆层的硬度,采用磨损试验测试其耐磨性,采用极化曲线分析其耐蚀性,研究了扫描速度对激光熔覆层显微组织和性能的影响。结果表明:不同扫描速度得到的激光熔覆层组织均由熔覆区、界面结合区和基底热影响区组成;当扫描速度为5 mm/s时,熔覆层组织中细小的TiC颗粒均匀、弥散分布于熔覆区和热影响区,熔覆层磨损率最低为0.12 mg/mm2,维钝电流密度最小,为0.008 mA/mm2,钝化区间最大,为0.65 V,耐磨及耐蚀性最佳。     

激光熔覆Ni基合金耐磨性能

为了有效延长材料和设备的使用寿命、改善其表面状态,使其性能更好地发挥;探讨激光扫描速度对熔覆层耐磨性的影响;对比单道和大面积激光熔覆层的耐磨性。采用CO2激光器及LASERCELL-1005六轴六联动三维激光加工机床在40Cr钢上进行激光熔覆处理。利用X射线衍射仪、显微硬度计、磨料磨损试验机等设备对熔覆层硬度、耐磨性能进行研究。结果表明:激光熔覆层的显微硬度HK在4200～17792MPa之间;随扫描速度的的增加,激光熔覆涂层的最高硬度及耐磨性呈现先升高后降低的趋势;大面积激光熔覆层的硬度、耐磨性能不及单道激光熔覆层,原因在于大面积激光熔覆过程中受到重复加热的影响,易使硬度下降并产生裂纹;多层叠加熔覆涂层的硬度及耐磨性能优于多道搭接熔覆涂层。     

45~#钢管激光熔覆不锈钢粉末的参数研究

通过改变扫描速度和功率研究在45#钢管表面激光熔覆不锈钢粉末,观察熔覆层的显微组织,测试试样硬度。结果表明,显微硬度从结合区域到熔覆层顶部随扫描速度增加而增加,随功率增加而增加,其整体硬度相对基体提高4倍左右。根据上述分析得出最佳工艺参数:功率为2 100 W,扫描速度12 mm/s,用该参数熔覆45~#钢管,试验得出在30%搭接率条件下能够获得硬度显著提高的管材,表明该组参数能够满足激光熔覆45~#钢管的应用研究,从而为不锈钢熔覆中碳钢零件提供参考。     

单体液压支柱激光熔覆层的组织与摩擦学特性

为延长单体液压支柱的使用寿命,在矿用单体液压支柱用钢27Si Mn表面激光熔覆Fe基合金粉末,制备多道熔覆层;分别对其显微组织、显微硬度和耐磨性进行分析研究。结果表明:熔覆层无裂纹,与基体呈冶金结合,组织均匀,为细密枝晶组织;熔覆层的平均硬度为636.27 HV0.3,是基体的1.93倍;前后两道搭接区的硬度高于未搭接区的硬度;熔覆层在50~200 N的载荷条件下耐磨性良好,第二道与第三道熔覆层搭接区的耐磨性最好;熔覆层在50~200 N载荷时,磨损过程非常平稳,随载荷增加,摩擦系数降低,载荷大于250 N,磨损过程变得不平稳。     

激光熔覆铁基合金的单层多道搭接工艺研究

在单道试验的基础上对铁基合金单层多道搭接工艺进行了研究。建立了激光熔覆多道搭接的理论计算模型,计算并修正搭接理论值。分析了搭接率对熔覆层的表面成形质量和微观组织的影响。得到了合适的搭接率56%,验证了熔覆层的显微硬度与材料的本身硬度相符合。     

45# 钢表面激光熔覆自熔性镍基碳化钨粉末

目的提高45#钢的表面性能。方法利用IPG光纤激光加工系统,采用不同的工艺参数在45#钢表面激光熔覆自熔性镍基碳化钨粉末,对熔覆层的宏观表面(平整度、表面硬度、裂纹情况)及金相组织、显微硬度分布进行对比分析。结果在激光功率为1200 W、扫描速度为2 mm/s、送粉电压为7 V时,获得的熔覆层宏观表面相对平整光滑,平均洛氏硬度约是基体的2.5倍。由微观组织分析得知,熔覆层及界面处无裂纹、气孔等缺陷,熔覆层中上部组织晶粒细小,沿熔覆层与基体交界处向外,晶粒呈现柱状晶及等轴晶,组织性能良好,基体与熔覆层间冶金结合比较牢固。熔覆层显微硬度分布比较均匀,并且与基体相比提高了约1.5倍。结论 45#钢表面机械性能得到提升,在其表面激光熔覆自熔性镍基碳化钨粉末具有可行性和研究价值。     

灰铸铁激光熔覆铁基和镍基粉末的比较*

采用高功率横流CO2激光器,以铁基和镍基合金粉末为熔覆材料,用同步送粉法在灰铸铁基体材料上进行激光熔覆试验,并对熔覆层组织和性能进行比较分析。结果表明,激光熔覆镍基时覆层内的组织较铁基合金熔覆层组织均匀细致;熔覆镍基和铁基粉末合金层与基体结合紧密成冶金结合;结合区的组织晶粒细小,合金碳化物含量高,其硬度也最高。用正交试验法分析激光功率、扫描速度、熔覆层数对熔覆效果、表面硬度的影响规律,获得激光熔覆层表面硬度显著提高;对表面硬度影响最大的因素是扫描速度,其次是激光功率,熔覆层数则影响不大。熔覆Fe35合金粉末综合优化参数为扫描速度300mm/min、激光功率4.0kW、熔覆二层。熔覆Ni20A合金粉末优化参数为扫描速度400mm/min、激光功率4.0kW。     

激光多道搭接激光熔覆技术研究现状

从激光多道搭接熔覆熔覆层组织结构特点、温度场变化,多道搭接率分析、不同粉末与基材熔覆以及熔覆层裂纹形成原因及控制等方面综述了激光多道搭接熔覆研究现状,提出了激光多道搭接熔覆技术的发展趋势。     

激光熔覆Ni/SiC金属陶瓷涂层组织与耐磨性能

采用激光熔覆技术,在45钢表面对不同含量SiC（质量分数）陶瓷粉末镍基自熔性粉末进行激光熔覆,得到Ni基SiC合金涂层。对熔覆层横断面进行了显微硬度测量和显微组织分析,对各种SiC含量的熔覆层试样进行了摩擦磨损试验。结果表明,添加SiC的镍基合金涂层能够提高熔覆层的耐磨性和硬度。     

油压减振器活塞杆表面激光熔覆不锈钢的组织与性能

采用HP-115型五轴激光增材制造系统和两种不锈钢合金粉末对油压减振器活塞杆表面进行了激光熔覆修复。利用着色渗透探伤、金相显微镜和显微硬度计等表征方法分析了不锈钢熔覆层的熔覆质量、微观组织和显微硬度,并利用盐雾试验箱对熔覆层的耐蚀性能进行了研究。结果表明,两种不锈钢合金粉末激光熔覆层质量良好,熔覆层和热影响区厚度分别约为0.65 mm和0.5 mm,其显微组织主要包括细小的等轴晶和树枝晶、粗大的胞状晶以及平面晶;不锈钢粉末12.43%Cr和16.26%Cr激光熔覆层平均显微硬度分别为729 HV0.3和617 HV0.3,与基材(250 HV0.3)相比有较大幅度提高,且不锈钢粉末12.43%Cr激光熔覆层的显微硬度达到了油压减振器活塞杆表面涂层对硬度的要求。与基材相比,两种不锈钢合金粉末激光熔覆层均具有较好的耐蚀性。     

铁基合金梯度熔覆工艺研究及熔覆层特性分析

为了在H13钢表面获得显微硬度呈梯度分布的铁基合金熔覆层,试验选取了三种铁基合金粉末FJ-1粉末、铁基合金粉末1号和高铬铁基合金粉末逐层进行激光熔覆,并探究了每层熔覆时的工艺参数,最终获得了由三种粉末堆积成的铁基合金梯度熔覆层,并对熔覆层的表面硬度、结合状态、组织和显微硬度等进行了分析。结果表明,三种粉末逐层熔覆后的梯度熔覆层表现出了表面平整、表面硬度较高、内部组织无明显缺陷且层间结合紧密的特征。熔覆层顶层晶粒细小,夹层和底层晶粒逐渐变大,熔覆层与H13钢结合处呈现良好的冶金结合特性。各层的显微硬度由基体逐渐向顶层升高,呈明显的梯度分布,最终得到梯度熔覆层。     

镍基高温合金表面激光熔覆Fe合金组织研究

采用CO_2激光器在GH4169高温合金表面激光熔覆Fe基合金。借助光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、能谱仪、显微硬度计对熔覆组织结构、物相、组成成分、硬度进行了分析。结果表明:熔覆层组织由Cr_(9.1)Si_(0.9)、CrFe_4、γ-(Fe-Ni)等相组成,受熔道搭接和"二次加热"效应的影响,搭接区内的组织出现不均匀,在二次熔化区出现较多的胞状和等轴晶组织,搭接区的显微硬度要低于无搭接区的显微硬度。激光熔覆区的显微硬度平均值为532 HV,是GH4169显微硬度(210 HV)的2.5倍。选择优化的激光工艺参数,获得了性能良好的熔覆层组织。     

激光熔覆多道搭接成形质量与效率控制方法

目的揭示激光熔覆工艺参数对多道搭接成形质量与效率的耦合作用规律,提高多道搭接熔覆层表面与内部组织质量及成形效率。方法采用响应面中心复合设计建立激光功率、扫描速度、气流量和搭接率与多道搭接表面平整度、熔覆效率及气孔面积之间的数学模型,通过方差分析及检验指标,验证了所建立数学模型的正确性。结果激光功率和气流量对表面平整度的值影响并不显著。表面平整度的值与扫描速度、搭接率成反比;搭接率对熔覆效率的影响较为显著,搭接率的增大使熔覆效率减小;四个工艺参数对于气孔面积都有不同程度的影响,适当增大搭接率和减小扫描速度可以减小熔覆层气孔面积。以表面平整度最好、熔覆效率最高和气孔面积最小为目标优化工艺参数,通过试验获得表面平整度、熔覆效率、气孔面积预测值与实际值的误差分别为1.36%、6.12%、7.89%,进一步验证了该模型的准确性。结论该研究成果为多道熔覆涂层质量、熔覆效率的控制与预测以及工艺参数的优化提供了理论依据。     

工艺参数对激光熔覆NiWC25合金粉末的影响

在激光熔覆NiWC25合金粉末修模过程中,激光功率、送粉电压、扫描速度等工艺参数对激光熔覆层的显微硬度和熔覆层增加高度具有重要影响。通过试验探究了5组不同激光功率(300、500、700、900和1100 W)对熔覆层最大显微硬度和增加高度的影响规律,同时,分别采用5组不同的送粉电压和5组不同的扫描速度得出了单一工艺参数对激光熔覆层最大显微硬度和增加高度的影响规律。结果表明,当激光功率300 W和送粉电压3 V时熔覆层的显微硬度小于600 HV,其它单一工艺参数下熔覆层的最大显微硬度相差不大,大都集中在780～820 HV。当送粉电压和扫描速度的比值相差不大时,熔覆层的增加高度无太大变化。