钛合金表面激光熔覆钴基合金层的组织及力学性能

在TC4钛合金表面利用激光熔覆Co基合金粉末涂层,利用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和洛氏硬度计研究涂层的微观组织及力学性能。结果表明:当扫描速度固定为400 mm/s,激光功率为1.3、1.5、1.7 k W熔覆时,涂层与基体之间都实现了冶金结合。其中,激光功率为1.5 k W时熔覆效果最好,熔覆层内组织均匀致密无气孔和裂纹等缺陷。激光功率为1.3 k W时,熔覆层内出现了裂纹。当激光功率固定为1.5 k W,扫描速度为300、350、400 mm/s时,熔覆层和基体的结合情况良好,熔覆层内组织均匀致密无缺陷。随着激光功率和扫描速度的增大,涂层表面硬度呈减小的趋势,但都高于TC4基体硬度的两倍左右,表明在TC4表面激光熔覆Co基合金粉末涂层可以显著提高其硬度。     

激光功率对17-4PH丝材激光熔覆组织及硬度的影响

目的 研究激光功率对17-4PH不锈钢丝材激光熔覆组织及硬度的影响,以确定最佳激光熔覆功率,为17-4PH不锈钢丝材激光熔覆的应用提供参考.方法 在27SiMn钢活塞杆表面,对17-4PH不锈钢丝材进行了不同激光功率熔覆试验,利用金相显微镜和扫描电子显微镜表征不同激光功率熔覆层的微观组织,使用硬度计测量不同激光功率熔覆层和基体的硬度.结果 当激光功率分别为1600、1800、2000、2200 W时,熔覆层的高度由1119μm降低到1006μm,基体的穿透深度和热影响区宽度都随激光功率的增加而增大,熔覆层的组织主要为较短无方向性的板条马氏体.当激光功率为2400、3000 W时,熔覆层的高度、基体的穿透深度和热影响区宽度均随激光功率的增大而增加,最大值分别达到1119、310、638μm,熔覆层的组织主要由具有方向取向的板条马氏体组成,靠近基材的位置由晶粒细小而致密的等轴晶组成,随着激光功率的增加,熔覆层弥散析出的沉淀颗粒越来越多.此外,熔覆层和热影响区的显微硬度均高于基体,随着激光功率的增加,熔覆层的显微硬度明显增大,最高可达479.4HV0.2.结论 综合考虑激光功率对17-4PH不锈钢丝材激光熔覆组织及硬度的影响,2600 W为最佳激光熔覆功率.     

激光工艺参数对高硅铝熔覆层组织及性能影响研究

采用LWS-1000型Nd∶YAG激光器在1050铝合金表面激光熔覆制备高硅铝熔覆层。探索不同激光功率和扫描速度对熔覆层质量的影响,分析熔覆层的微观组织,测试熔覆层的硬度和耐磨性能。结果表明:在优化工艺参数下(激光功率170W,激光扫描速度200mm/min)制备出的高硅铝熔覆层与基体结合良好、组织致密、无气孔和裂纹,熔覆层中存在大量初晶硅,未发现明显共晶组织。熔覆层的横截面硬度值达到245HV,进行耐磨性测试后,相比基体耐磨性能明显提高。     

激光功率对Ni-WC熔覆层组织与性能的影响

用HGL-6000型横流CO₂激光器在316L不锈钢表面熔覆Ni-WC涂层。采用金相显微镜观察熔覆层组织形貌;利用显微硬度计和电化学工作站研究了不同激光功率对熔覆层硬度及耐蚀性的影响。结果表明,熔覆层组织主要为树枝晶及共晶组织自表面向内部逐渐粗化;随激光功率增加,熔覆层组织先细小后变得粗大,当激光功率为3500 W时,组织最细小;随功率增加,熔覆层硬度降低,且自表面至结合处均呈下降趋势,当激光功率为2500 W时,熔覆层硬度（573HV1）最高,为基体的3.3倍,功率为3500 W时,熔覆层硬度为基体的2.2倍;随功率增加,熔覆层耐蚀性先增强后减弱,功率为3500 W的熔覆层耐蚀性优于其它功率的熔覆层且与316L不锈钢耐蚀性相当。     

AZ91D 镁合金表面激光熔覆 Al-Cu 合金的温度场模拟与验证

目的确定AZ91D镁合金表面激光熔覆Al-Cu合金的最佳工艺参数。方法利用有限元软件ANSYS建立移动高斯热源作用下的温度场三维模型,对不同参数下激光熔覆过程中的温度场进行动态模拟,确定工艺参数。结果熔池中心的温度随着激光功率的增大而增大,随着热源移动速度和光斑直径的增大而减小。温度过高时,熔覆层下塌且内部出现裂纹;温度过低时,熔覆层上有大量的金属颗粒且内部含有夹杂物。结论当功率为240 W、扫描速度为2.5 mm/s、光斑直径为0.6 mm时,熔池中心的温度约为1100℃,熔覆层与基体接触面的温度约为700℃。在此参数下得到了表面成形光滑且与基体结合紧密的致密熔覆层。     

激光功率对CoNiCrAlY熔覆涂层显微组织及硬度的影响

利用激光熔覆技术在Inconel718基体上制备了CoNiCrAlY涂层。在相同扫描速度7mm/s、光斑直径4mm下,研究了激光功率对CoNiCrAlY熔覆涂层宏观形貌、截面组织以及显微硬度的影响。结果表明,熔覆层的宏观形貌在激光功率为2200W时质量最优,熔覆层表面连续且平整,波浪起伏较小。随着激光功率的增加,激光能量增加,熔覆层的几何尺寸增大。当激光功率为1400W时,气体未完全逸出熔池就冷却凝固,涂层顶部出现气泡、孔隙等缺陷;当激光功率为2200W时,不再出现明显的气泡和孔隙。随着激光功率的增加,熔覆材料吸收的能量越来越多,导致晶粒长大,熔覆层呈现柱状晶高度越来越大,树枝晶越来越多而胞状晶越来越少的组织形态。当激光功率为1800W时,熔覆层整体形貌和组织的质量最好,熔覆层与基体结合紧密,没有气泡或孔隙,形成了性能良好的冶金结合,平均显微硬度最高。     

激光熔覆制备楔块高硬度层的工艺方法研究

为获得表面高硬度层及冶金结合,分别以铸铁和普通碳钢为基体,以含WC的镍基合金粉末为熔覆材料,采用激光熔覆技术制备了大面积的熔覆层。测试了熔覆层、结合处以及基体的硬度,并采用扫描电镜、能谱仪对熔覆层进行了微观组织分析。结果表明,以铸铁为基体不易制得良好的熔覆层,而以45钢为基体时,在激光功率1200~2000W之间,扫描速度在2 mm/s左右时能获得质量良好的熔覆层。熔覆层表面硬度高达1100 HV以上,熔覆层与基体呈冶金结合,熔覆层无微观裂纹,微观组织分布均匀,磨削平整后熔覆层厚度可达1 mm以上。     

离焦量对 45# 钢表面激光熔覆镍基碳化钨粉的影响

目的研究激光熔覆过程中离焦量对熔覆层成形质量的影响。方法在扫描速度(2 mm/s)和送粉电压(8 V)不变的情况下,通过改变熔覆头与基体间的距离和激光功率,对比分析不同离焦量对熔覆层尺寸、洛氏硬度、界面显微硬度和金相组织的影响,并确定最佳离焦量。结果当离焦量D_L=3,4 mm时,熔覆层表面硬度先逐渐增大后趋于稳定,洛氏硬度高达55~56HRC;当离焦量D_L=5,6 mm时,由于离焦量过大,导致基体与熔覆层冶金结合不牢固,部分粉末颗粒没有充分熔化附着在熔覆层表面,熔覆层质量较差。同一功率下,随着离焦量的增大相对熔覆层宽度会减小;当离焦量D_L=3 mm时,冷却速度最大、熔覆层底部由柱状晶沿着熔体最易散热方向生长明显,在熔覆层上部形成了等轴晶组织。结论激光熔覆时离焦量是不可忽视的工艺参数之一,最终优化工艺参数为:扫描速度2 mm/s,送粉电压8 V,激光功率1200 W,最佳离焦量3 mm。     

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。     

5052铝合金激光熔覆Al-Si合金涂层研究

采用高功率半导体激光器在5052铝合金表面熔覆Al-Si合金涂层。研究了激光熔覆工艺参数(激光的扫描速度和功率)对熔覆层质量的影响。试验结果表明,当激光束功率较高(3 000 W)、扫描速度较快(700 mm/min)时,能熔覆成较为连续的熔覆层,熔覆层与基体为冶金结合,表面硬度高于900 HV0.1。     

功率对AZ31B镁合金表面Al-Cu合金熔覆层耐磨和耐腐蚀性的影响

采用激光熔覆技术在AZ31B镁合金表面制备Al-Cu合金熔覆层,研究不同功率下,熔覆层耐磨性和耐腐蚀性的差异。结果表明,当激光功率为400 W时,熔覆层表面的摩擦系数为0.215,明显小于基体的摩擦系数。其对应的腐蚀电位值和腐蚀电流密度值比基体提高了170 mV,降低了一个数量级。     

功率对激光熔敷Ni基WC涂层组织与硬度的影响

利用6kW光纤激光器在Q235钢板表面激光熔覆Ni基WC复合涂层。使用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪、显微硬度计,研究了不同激光功率下熔覆层组织形态、成分和显微硬度的变化规律。结果表明：WC部分发生溶解并与其他元素相互作用形成共晶物,析出后以块状、条状、粒状等形态存在;随着激光功率的增加,熔覆层的高度、熔深和稀释率逐渐增加,熔覆层平均硬度先增加后减小,当激光功率为2500W时能够获得最高硬度,可达基体硬度的5倍左右。     

功率对激光熔覆Ni基WC涂层组织与硬度的影响

利用6 kW光纤激光器在Q235钢板表面激光熔覆Ni基WC复合涂层。使用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪、显微硬度计,研究了不同激光功率下熔覆层组织形态、成分和显微硬度的变化规律。结果表明:WC部分发生溶解并与其他元素相互作用形成共晶物,析出后以块状、条状、粒状等形态存在;随着激光功率的增大,熔覆层的高度、熔深和稀释率逐渐增加,熔覆层平均硬度先增大后减小,当激光功率为2500 W时能够获得最高硬度,可达基体硬度的5倍左右。     

激光功率对TC4熔覆层组织与耐磨性能的影响

研究了激光功率对TC4钛合金熔覆层组织与抗摩擦磨损性能的影响。结果表明,激光功率对熔覆层的组织、显微硬度、抗摩擦磨损性能有一定影响,但对元素分布没有影响。熔覆层比基体具有更好的抗氧化性和更高的显微硬度,但抗摩擦磨损性能下降。当激光功率为2500 W时,熔覆层最窄,呈不规则波浪状,结合区域附近有孔隙,整体效果较差。当激光功率为2750 W时,结合区域附近有少量单独气泡,但熔覆层的平均显微硬度最高。当激光功率为3000W时,熔覆层整体形貌和组织的质量最好,熔覆层与基体结合紧密,没有熔渣或孔隙,形成了性能良好的冶金结合,并且熔覆层的抗摩擦磨损性能最接近基体。     

钛合金表面激光熔覆复合涂层的显微组织与性能

以Ti和B的混合粉末为原料,采用激光熔覆方法在Ti-6Al-4V基体表面激光熔覆制备了TiB/Ti复合涂层。采用XRD、扫描电镜、硬度测试和摩擦磨损分析等方法研究了不同激光功率参数下制备的TiB/Ti复合涂层的物相结构、显微组织、硬度和耐磨性能。结果表明:涂层的物相组成主要为Ti和TiB两相;扫描功率为3000 W和3500 W下激光熔覆层的组织较均匀;扫描功率为2500 W和3500 W制备的涂层硬度值约为基体硬度的2～3倍;扫描功率为3000 W下的熔覆涂层硬度相对较高,其平均硬度值约为1199.6 HV0.2,约为基体硬度的3～4倍,其摩擦系数大约为0.32,磨损率明显低于基体,约为基体的14.8%。     

激光熔覆滑靴材料基体熔覆层裂纹的产生机理

采用两层熔覆方式的激光熔覆技术在27SiMn钢表面熔覆铁基合金粉末,其激光工艺参数为:激光功率2300 W、熔覆速度16 mm/s、搭接率0.5。借助于光学显微镜和扫描电镜,从熔覆层厚度、组织形貌、析出相、元素偏析及裂纹扩展等方面,研究了裂纹产生机理。结果表明:元素偏析在熔覆层与基体的过渡区较为明显;熔覆层与基体的过渡区厚度大于第一层熔覆层与第二层熔覆层的过渡区的;激光熔覆过程中第一层熔覆层底部产生有较强取向性的粗大枝晶组织,裂纹易于在其上产生扩展且断裂类型为穿晶断裂。     

激光功率对TiB增强钛基涂层显微组织结构的影响

采用Ti和B的混合粉末在Ti-6Al-4V基体表面激光熔覆制备TiB/Ti复合涂层。通过XRD物相分析、形貌观察和硬度测试等方法研究了激光扫描速度2 mm/s时不同激光扫描功率下原位合成的TiB/Ti复合涂层的相结构、显微结构和硬度。不同功率下制备的涂层中只有α-Ti和TiB相;扫描功率为3000 W和3500 W下激光熔覆层与基体结合较好;随着激光扫描功率的增加,熔覆层的平均硬度提高;扫描功率为3000 W下制备的涂层硬度分布较均匀,其硬度值较基体提高了2~3倍,平均硬度值约为1000 HV。     

冷作模具曲面激光熔覆修复工艺及路径研究

目的冷作模具在高压力和高冲击力作用下易磨损,传统的修复方式效率慢、自动化程度低,导致冷作模具报废率高,故采用激光熔覆技术对其进行修复,以获得具有优良使用性能的修复层。方法利用修复质量高、修复速度快的激光熔覆技术与空间自由度大、操作灵活的机器人技术相结合的方法获得熔覆层,基于组织观察、硬度分析和摩擦磨损实验观察检测熔覆层质量。结果熔覆最佳工艺参数为:功率1500 W,扫描速度2 mm/s,载气6 L/min,送粉器转速10 r/min,搭接率1/2。熔覆层硬度为350~430HV,远高于基体硬度。结论沿曲面短边方向由下往上做"之"字形扫描,熔覆效果最优。多道多层激光熔覆时,下一层的起点相对于上一层的起点偏移1.5 mm,得到的熔覆成形效果较好。微观组织分析表明,熔覆层与基体之间的界面冶金结合,熔覆层主要由致密的树枝晶组成。熔覆层的耐磨损性能明显优于基体。     

铝青铜片与Q345钢激光熔覆工艺与组织

采用单道熔覆试验,在Q345钢表面激光熔覆铝青铜片,研究激光功率和扫描速度对熔覆层组织及显微硬度分布的影响。结果表明,激光熔覆铝青铜覆层内组织致密,与基体呈冶金结合,随着激光能量密度的增加,熔覆层组织逐渐由细小等轴晶向大量树枝晶过渡,覆层无气孔、裂纹等缺陷。覆层中主要有α相、β相、γ2相、κ相以及Fe相。热影响区硬度最高,覆层次之,基体硬度最低。随着扫描速度的增加,覆层硬度逐渐增加,随着激光功率的增加,覆层硬度逐渐降低。     

激光功率对TC4合金表面Ni60A/CeO2熔覆层组织及耐腐蚀性能的影响

为了提高TC4合金基体表面的耐腐蚀性能,运用激光熔覆同轴送粉技术,采用1200、1500、1800、2100、2400 W等不同激光功率在TC4合金基体表面上制备Ni60A/CeO₂复合熔覆层,对熔覆层进行了显微组织观察、电化学检测以及电化学腐蚀后的表面观察,探究激光功率对熔覆层耐腐蚀性能的影响。研究表明,随着激光功率的增加,熔覆层的显微组织变得排布均匀且细密,电化学特性呈现出耐腐蚀性先增大后减小的特点。当激光功率为2100 W时,电化学阻抗最大,为25.74 km²,熔覆层表面并未出现明显的腐蚀隧道,大部分为腐蚀产物覆盖在Ni60A/CeO₂熔覆层的表面,耐腐蚀性良好。