高端液压支架用激光熔覆Fe基粉末设计与性能研究

为了实现在液压支架表面有效控制材料、工艺成本的基础之上制备出高性能激光熔覆层，满足现代化采煤对高端液压支架的需求，设计并制备了三种高端液压支架用激光熔覆Fe基粉末，通过金相观察、硬度实验、磨损实验、盐雾腐蚀实验对粉末的激光熔覆层性能展开研究。研究得出：设计的三种粉末经激光熔覆后熔覆层组织致密，耐磨性、耐蚀性相比基材有了不同程度的提升，均为基材的2倍以上，应用前景广阔。     

碳含量对激光熔覆马氏体不锈钢组织性能的影响研究

采用激光熔覆工艺,在试样表面制备了不同碳含量的不锈钢熔覆层,并对其组织结构、耐磨及耐腐蚀性能进行了研究.结果表明:不锈钢合金粉末中碳含量由0.05 wt.％提高至0.2 wt.％时,熔覆层中γ-Fe相逐渐增多,α-Fe相逐渐减小.对于熔覆层性能方面,碳元素含量的增加有利于提高熔覆层的硬度和耐磨性能,但会降低熔覆层的耐蚀...     

大功率光纤激光内孔熔覆装备开发及应用

为提升液压支架用油缸缸体等内孔部件的服役性能,集成大功率光纤激光器开发了内孔熔覆装备,进行了27SiMn缸体内壁熔覆工艺验证,并取样进行了显微结构、硬度、耐磨性能检测,结果表明:缸体内壁熔覆表面平整无缺陷,熔覆层与基体呈冶金结合;熔覆层主要组织为马氏体;熔覆层硬度较基体略高,且耐磨性能约为基体的1.5倍,既提升了缸体内壁的使用性能又便于缸体内壁熔覆层的机械加工。     

激光熔覆耐硫酸腐蚀 Ni 基合金组织及性能的研究

根据耐硫酸腐蚀阀门的性能要求,研发出了符合性能并适合激光熔覆的合金粉末。使用半导体激光在 304 不锈钢基体上熔覆耐高温浓硫酸腐蚀熔覆层。使用扫描电镜、EDS、XRD 对熔覆层的组织结构进行分析,熔覆层 内主要由 Ni_2.9Cr_0.7Fe_0.36、FeNi₃、Fe_0.64Ni_0.36、γ-(Fe,Ni)等物相组成。对熔覆层的显微硬度和洛氏硬度进行测定, 熔覆层的显微硬度范围在 HV0.2600 ~ HV0.21000 内,洛氏硬度约为 HRC63;熔覆层在 120°C,98% 浓硫酸中的腐 蚀速率为 0.0205mm?a^-1,耐腐腐蚀等级为 4 级,对熔覆层的耐腐蚀机理进行了分析。硬度及耐腐蚀性均达到硫酸 生产企业对耐硫酸腐蚀阀门的性能要求。在此基础上,在阀门样品上制备了耐腐蚀激光熔覆层样件,为工程应用 奠定了基础。     

45 钢表面激光熔覆铁基合金粉末研究

针对 45 钢基材设计了 Fe55 激光熔覆合金粉末, 并进行了工艺验证, 获得了高硬度、 表面无裂纹的激光熔 覆层。 利用金相显微镜、 显微硬度计、 摩擦磨损试验、 中性盐雾试验研究了熔覆层的组织、 结构、 磨损和耐腐蚀 性能。 结果表明： 熔覆层硬度可达 HV1640, 与基体的结合为冶金结合, 显微组织为树枝状等轴晶, 耐磨性和耐 腐蚀性能优异。     

激光熔覆马氏体/铁素体涂层的组织与抗磨耐蚀性能

为提高液压活塞杆的耐腐蚀和抗磨损性能,在45号钢表面采用激光熔覆技术在不同激光功率下制备具有马氏体/铁素体组织的Fe基合金熔覆层。利用X射线衍射仪、扫描电镜、X射线能谱仪等手段表征涂层的物相组成、微观形貌和元素分布,采用维氏硬度计和干滑动摩擦试验机对涂层的显微硬度和抗磨损性能进行测试,并通过电化学工作站研究熔覆层的耐腐蚀性能。结果表明：Fe基合金熔覆层的主要物相为α-Fe、Ni-Cr-Fe、γ-(Fe,C)和Fe9.7Mo0.3等,主要组织为马氏体、铁素体和少量残余奥氏体。熔覆层的枝晶态组织均匀致密,无裂纹和孔隙缺陷,涂层与基体呈冶金结合。涂层的硬度与耐磨性能随激光功率增大而提高,当功率为2.4kW时,涂层的平均显微硬度(HV)为647.64,耐磨性能为45号钢的9.37倍,磨损机制为磨粒磨损。随激光功率提高,Fe基合金熔覆层的耐腐蚀性能先升高后降低,当激光功率为2.0 kW时涂层具有最佳耐腐蚀性能,显著高于活塞杆常用碳钢、不锈钢以及电镀硬铬等材料,可在相关领域替代电镀铬。     

激光功率对激光熔覆镍基合金涂层组织与性能的影响

针对水导润滑轴承在高硼水溶液的工作介质中发生的汽蚀现象,拟采用激光熔覆的方法提高其表面性能。通过激光熔覆技术在304奥氏体不锈钢表面熔覆了Ni40合金粉末,研究了激光功率对熔覆层组织与性能的影响。用半导体激光器对304奥氏体不锈钢进行激光熔覆,形成厚约为0.8 mm的熔覆层。试样分别用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)进行显微组织分析,用维氏硬度计测量熔覆层剖面硬度梯度,用磨损试验机测试熔覆层的耐磨性能,并在硼酸溶液中进行耐蚀性能检测试验。实验结果表明:Ni40熔覆层主要由γ-Ni及铬的化合物组成,功率影响熔覆层组织大小及元素分布,但并未引起物相的变化;相比基体,熔覆层硬度明显提高,且随功率增加而下降,熔覆层厚度随功率增加而加厚;熔覆层在摩擦磨损过程中产生的质量损失约为1.5×10~(-2)g左右,且随功率的增加而减少;熔覆层在硼酸溶液中的耐蚀性随激光功率的增加有所提高。     

铝合金表面激光熔覆稀土CeO_2+Ni60组织及摩擦磨损性能

为了提高铝合金材料的表面性能,使其具有较高的硬度和耐磨性,利用激光熔覆技术在6063铝合金表面制备了添加稀土氧化物CeO2的Ni60合金熔覆层。分析了激光熔覆CeO2+Ni60熔覆层的宏观形貌、显微组织及硬度,研究了其摩擦磨损性能,并与未添加稀土的Ni60合金熔覆层和铝合金基体进行了对比研究。结果表明,加入2%CeO2可降低Ni60熔覆层表面起伏,获得较好的熔覆层宏观形貌,同时有效地减少Ni60熔覆层中的裂纹、孔洞和夹杂物,促进晶粒细化,提高熔覆层的组织均匀性;添加2%CeO2的Ni60熔覆层比未加稀土的Ni60熔覆层组织更加均匀,晶粒较细小,气孔等组织缺陷更少,熔覆质量较好;在相同深度位置的显微硬度,2%CeO2+Ni60熔覆层明显高于Ni60熔覆层,2%CeO2+Ni60熔覆层最高硬度可达HV0.051180,是6063铝合金基体平均硬度的8.4倍;在相同磨粒磨损条件下,2%CeO2+Ni60熔覆层试样的耐磨性是铝合金基体的7.1倍,是Ni60熔覆层试样的1.6倍;激光熔覆Ni60可以显著降低铝合金表面摩擦系数,而添加稀土元素Ce能提高Ni60熔覆层的摩擦系数稳定性,从而改善耐磨性能。     

激光熔覆速率对熔覆层显微组织及耐磨性的影响研究

分别采用高速和常规的熔覆速率,进行了高硼不锈钢合金粉末的激光熔覆试验.试验结果表明,相同功率条件下,熔覆速率对组织的影响较大.熔覆速率越快,枝晶尺寸越细小.高速激光熔覆下,熔覆层晶粒尺寸可达1～2μm,且组织更均匀.高速激光熔覆制备的熔覆层中奥氏体含量偏高,从而熔覆层的耐磨性能有所下降.     

TC4钛合金表面激光熔覆Ni包WC复合涂层研究

为了提高钛合金的耐磨性能及使用性能,采用激光熔覆法在TC4钛合金基体上制备了Ni与WC混合粉末涂层,研究了不同WC添加量对熔覆层的物相组成、显微组织、硬度及耐磨性能的影响。结果表明,三组不同的熔覆材料经过激光熔覆后,都可以使材料表面硬度和耐磨性能较基材大幅度增加。但是随着WC含量的增加,熔覆层均匀性降低,出现小颗粒的WC团,并且组织开始多样化,且硬度分布均匀性也有所下降。     

Nb 对双相不锈钢激光熔覆组织及性能的影响研究

采用激光熔覆技术,在基体45#钢板上熔覆了含Nb的双相不锈钢涂层。采用扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)对涂层的微观组织和元素组成进行了表征分析,测试了涂层沿深度方向上的显微硬度,在20℃条件下进行了UMT摩擦磨损试验,并在3.5 wt.%的NaCl水溶液中进行电化学测试。结果表明:在双相不锈钢合金粉中添加Nb进行激光熔覆,所制备的熔覆层中碳化物由Cr和Nb的碳化物组成,同时Cr含量显著降低;熔覆层中添加Nb后,其硬度和耐磨性比未添加Nb的熔覆层有显著提高,Nb含量为1.4%的时候效果最好;随着Nb含量的增大,自腐蚀电位逐渐增大,自腐蚀电流密度逐渐降低,说明Nb含量越高熔覆层的耐蚀性越好。综上所述,当熔覆层中Nb含量为1.4%的时候,其耐磨性和耐蚀性最好。     

几种微量元素对铁基激光熔覆层组织与性能的影响

通过激光工艺制备铁基合金无裂纹熔覆层,探讨C、V+W几种微量元素含量变化对熔覆层物相组成、显微组织及其性能的影响。试验结果表明,微量元素对熔覆层组织影响不大,熔覆层组织均匀,均为细密枝晶组织;在一定范围内,熔覆层的硬度、腐蚀性能随着C含量的升高分别增加、降低;保持C0.1%含量不变,适当降低Ni元素、增加V+W元素,熔覆层硬度增加,但腐蚀性能降低。     

T10钢表面FeMoCoNiCrTix高熵合金熔覆层组织及性能

采用激光熔覆技术在T10A钢表面制备了FeMoCoNiCrTi_x（x分别为0.25,0.50,0.75,1.00）高熵合金熔覆层,分析了试样熔覆层及基体界面处的相结构及组织,并利用显微硬度计测试了试样处理前后的截面硬度变化。研究表明,经过激光熔覆在T10A钢表面得到的高熵合金层主要由NiCrFe、NiCrCoMo 2种固溶体为主,其结构分别为BCC结构和FCC结构,熔覆层的组织以柱状枝晶为主,界面处出现等轴晶;随着Ti含量增多,熔覆层由固溶强化变为固溶体与硬质相混合强化,熔覆层的HV硬度达到了792,热影响区的HV硬度达到了620,均高于基体硬度。同时耐磨损性能有了明显提高,磨损方式由粘着磨损逐渐变为磨粒磨损。      

激光熔覆铁基涂层工艺参数的研究

以激光熔覆铁基涂层为研究对象,在MM-P2屏显式摩擦磨损试验机上进行摩擦磨损对比实验,分析了不同工艺参数下熔覆层形貌及熔覆涂层后磨损量的变化关系.结果表明:熔覆涂层后的表面硬度均在62HRC以上,远高于基体的硬度;熔覆层的形貌和质量主要影响因素是扫描速度,激光功率次之,并在此基础上采用能量密度进行表征,能量密度为60 J/mm2左右时的耐磨性最好,其最佳组合工艺参数为激光功率3.2 kW左右、扫描速度300 mm/min左右.激光功率过高,扫描速度过快都会导致熔覆层耐磨性能下降.      

激光功率对碟阀表面熔覆Ni 基合金涂层性能的影响

采用半导体激光器在2205双相不锈钢表面激光熔覆Ni基合金涂层.借助扫描电镜、电化学综合测试仪和硬度测试仪等,探讨了激光功率对涂层稀释率、微观组织、耐腐蚀性能及硬度的影响.结果表明:激光功率越大,涂层稀释率越大,熔覆层与基体元素发生更多的对流扩散;熔覆层的耐腐蚀性能随激光功率的增加而降低,当激光功率为2.7 kW时,熔覆层的自腐蚀电位最低,为-0.46 mV,腐蚀电流最小,为3.47×10-5 A/cm2. 硬度测试实验表明,激光熔覆Ni基合金涂层硬度最高达680 HV,约为基体硬度的2.5倍.      

激光熔覆矿井液压支架用 FeCrNiBSiC 系 合金组织性能的研究

针对现有煤矿液压支架表面激光熔覆层抗腐蚀性差、裂纹敏感性高的问题,通过提高合金成分中Ni元素含量,添加Nb元素及控制C元素含量的方法,以期提高熔覆层抗腐蚀性并降低裂纹敏感性。本文通过扫描电镜、EDS等测试方法对成分改进前后的熔覆层组织结构进行了分析,并对200h盐雾腐蚀后的熔覆层组织结构及腐蚀机理进行了分析探讨。结果表明,Ni含量的提高使得熔覆层内残余奥氏体含量增加,从而增加熔覆层韧性,有效降低裂纹敏感性;添加Nb元素及控制C元素后,有效控制了Cr_(23)C_6的形成,提高熔覆层抗腐蚀性。     

基于双椭圆平面热源模型的FeCrNiMo 激光熔覆热力耦合数值分析

针对煤矿液压支架和海洋平台立柱的表面防护与修复的工程需求, 采用 FeCrNiMo 马氏体不锈钢粉末在 27SiMn 结构钢基体表面进行激光熔覆, 以改善基体表面的耐磨、 耐蚀综合性能。 本文旨在研究激光能量密度对 FeCrNiMo 熔覆层的截面特征及其开裂倾向的影响, 采用热力耦合有限元模拟方法, 基于双椭圆平面热源模型, 计算分析了 FeCrNiMo 不锈钢粉在 27SiMn 钢基板表面的激光熔覆过程中, 在不同的激光输入能量密度条件下, 熔覆层的温度场和应力场的演变过程。 并采用相同工艺参数进行激光熔覆实验, 通过稀释率（熔覆层横截面中, 母材熔化的面积与整个熔覆层横截面积的百分比） 和熔宽情况的对比, 以验证模拟结果的可靠性。 进而研究激光 能量密度对熔覆层稀释率、 熔宽及其开裂倾向的影响规律。 熔覆层的稀释率、 熔宽均随输入能量密度的增加而增 大, 当输入功率达到 3000W, 熔覆速度 6mm/s 时可获得较理想的稀释率和熔宽。 而熔覆层边缘的应力随输入能 量密度的增加而增大, 其开裂倾向增大; 而熔覆层中心线附近的应力随功率增大而有所降低。 在激光熔覆过程中 提高输入能量虽有利于增大熔宽, 提高熔覆效率, 但是同时增加了熔覆层的稀释率及其边缘开裂倾向。     

高锰钢表面激光熔覆Fe-WC复合涂层的组织与性能

采用激光熔覆技术在高锰钢基体上制备了不同WC含量的Fe-WC复合熔覆层,研究了WC添加量对熔覆层组织和性能的影响.试验结果表明,不同WC含量的Fe-WC熔覆层均含有马氏体、M7C3碳化物和未熔WC颗粒,当加入20wt.％的WC时,熔覆层中出现了残余奥氏体,共晶碳化物呈鱼骨状沿晶界析出.Fe-WC熔覆层的硬度和耐磨性随着...