激光熔覆Ni-Ti-Si合金组织及微观力学性能研究

采用激光熔覆技术在铜表面制备了55Ni-35Ti-10Si (at.%)合金熔覆层,熔覆层呈现上、下两层。利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X 射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)分析上层组织为树枝晶,组成相为初生钛固溶体+枝晶间Ni₃Si;下层组织为胞状晶,组成相为初生钛固溶体+枝晶间铜固溶体,胞状晶区高度约为200μm。利用KGT和LKT改进模型计算得出熔覆层熔池凝固过程枝晶尖端过冷度-凝固速度曲线,从热力学角度分析熔覆层出现分层的机理。对熔覆层进行显微硬度试验,得到上层树枝晶区域和下层胞状晶区域平均硬度分别为800HV和220HV。提出下层胞状晶区域的存在有利于熔覆层与基体间性能过渡,提高了熔覆层稳定性。     

等离子熔覆AlCoCrCuFeNiMnV_(0.2)C_x高熵合金的组织结构

利用等离子熔覆技术在Q235钢板上制备Al Co Cr Cu Fe Ni Mn V0.2Cx(x=0,0.02,0.05,0.1,0.2,摩尔比)高熵合金熔覆层,采用XRF、OM、SEM、XRD、显微硬度计等分析了熔覆层的合金成分、微观组织、物相结构以及显微硬度。结果表明,熔覆层基体组织均为典型的树枝晶结构,由FCC+BCC固溶体组成,枝晶为BCC相,枝晶间为FCC相。当x为0.05~0.2时,熔覆层组织中有大量VC相在枝晶内析出,其形态多呈十字状和多边形颗粒状。由于碳的固溶强化作用和VC的析出相强化作用,随着碳含量的增加,熔覆层显微硬度呈增大的趋势,当x=0.2时,显微硬度达到572.4 HV。     

激光熔炼/快速凝固γ/Cr_3Si金属硅化物“原位”复合材料研究

以Cr-Si-Ni合金粉末为原料,利用激光熔炼/快速凝固材料制备技术,制得了由金属硅化物Cr3Si及少量镍基固溶体γ组成的新型快速凝固γ/Cr3Si金属硅化物“原位”复合材料,该γ/Cr3Si金属硅化物“原位”复合材料显微组织由快速凝固初生Cr3Si树枝晶及枝晶间少量镍基固溶体γ/Cr3Si共晶组织组成。Cr3Si金属硅化物初生树枝晶体积分数随镍含量增加而减少,枝晶间γ/Cr3Si共晶组织体积分数随镍含量增加而增加。该激光熔炼/快速凝固γ/Cr3Si金属硅化物“原位”复合材料具有很高的硬度,并由于组织中韧性相镍基固溶体的存在及其细小均匀的快速凝固组织特征,而可望具有优良的强韧性配合。     

激光熔炼／快速凝固γ／Cr3Si金属硅化物“原位”复合材料研究

以Cr-Si-Ni合金粉末为原料，利用激光熔炼／快速凝固材料制备技术，制得了由金属硅化物Cr3Si及少量镍基固溶体γ组成的新型快速凝固γ/Cr3Si金属硅化物“原位”复合材料，该γ/Cr3Si金属硅化物“原位”复合材料显微组织由快速凝固初生Cr3Si树枝晶及枝晶间少量镍基固溶体γ/Cr3Si共晶组织组成。Cr3Si金属硅化物初生树枝晶体积分数随镍含量增加而减少，枝晶间γ/Cr3Si共晶组织体积分数随镍含量增加而增加。该激光熔炼／快速凝固γ/Cr3Si金属硅化物“原位”复合材料具有很高的硬度，并由于组合中韧性相镍基固溶体的存在及其细小均匀的快速凝固组织特征，而可望具有优良的强韧性配合。     

激光熔覆修复铜合金零件的工艺研究

研究了铜合金表面激光熔覆修复工艺和熔覆层组织.结果表明,采用优化的激光功率和扫描速度,可在黄铜基体表面熔覆与基体呈冶金结合、无裂纹的锡青铜合金修复涂层;其熔覆层组织具有快速凝固特征,熔覆层从下到上分别为细小胞状晶、粗大树枝晶、细小枝晶和胞状晶组织.     

面向泵阀的钴基合金激光熔覆层组织与性能特征

目的改善泵阀密封面质量,延长其使用寿命和提高泵阀使用可靠性。方法在已做单道涂层预实验基础上,采用大功率光纤耦合半导体激光器于泵阀材料ZG45平板上制备多道钴基合金熔覆层。利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)、显微硬度计、盐雾腐蚀箱等实验测试仪器,分析熔覆层组织形态特征、成分、显微硬度及腐蚀行为,确定多道钴基涂层的工艺参数及性能。结果多道钴基熔覆层存在可行的工艺参数,熔覆层致密,且与基材形成冶金结合。涂层显微组织主要由柱状晶、胞状晶、柱状树枝晶及枝间共晶组织组成,主要相为γ-Co、Cr_(23)C_6。枝晶中心主要由Co和Fe元素组成,其含量从枝晶中心向周围区域递减。枝晶间化合物主要由Cr、C、W元素组成,其含量均匀分布于枝晶间。涂层的平均显微硬度为586.5HV_(0.3),是基体的2.8倍以上,显微硬度随着稀释率的降低而增加。熔覆层的耐盐雾性能显著提高。结论基于钴基合金的表面激光熔覆技术可以有效地提高其硬度和耐腐蚀性,可用于泵阀密封面的表面性能强化。     

铁基自熔合金光束熔覆层的微观组织及强化机理

采用SEM、EDS、X射线衍射及显微硬度和洛氏硬度分析手段研究了铁基自熔合金粉末光束熔覆层的微观组织及其物相组成。结果表明,Fe-Ni-Cr-B-Si合金粉末的光束熔覆层微观组织由固溶于大量Cr,及少量B,Si,C的γ（Fe,Ni)树枝晶,枝晶间（Cr,Fe)7(C,B)3 γ（Fe,Ni)共晶所构成,光束熔覆层的宏观硬度达HRC47．3,高于同种材料喷涂层及TIG熔覆层的硬度。Cr,Si元素在γ相中的固溶,枝晶间共晶（Cr,Fe)7(C,B）3高硬度相的析出是光束熔覆层得以强化的主要原因。     

WC增强Fe基合金熔覆层的组织与湿砂磨损特性

采用等离子熔覆方法在Q235钢基体上制备了WC增强Fe基合金熔覆层,研究了添加质量分数为10%~30%WC-Co对熔覆层的微观结构和湿砂磨损特性的影响。结果表明:大部分WC-Co在等离子熔覆过程中发生分解,WC-Co添加量为30%时,熔覆层主要由α-Fe固溶体、Fe6W6C、(Cr,Fe)23C6和WC相组成;熔覆层的显微组织形貌自界面结合处至涂层上部逐渐转变,即由平面晶变为树枝晶再转为胞状晶,α-Fe固溶体主要以树枝晶/胞状晶存在,而Fe6W6C、(Cr,Fe)23C6相则主要在枝晶间析出;熔覆层显微硬度均不小于800HV0.2,其湿砂磨损形式主要为磨粒磨损,且熔覆层显微硬度与抗湿砂磨损能力均随WC-Co添加量增加而增大,这主要与强化相(Fe6W6C、(Cr,Fe)23C6、WC)的含量以及固溶强化效果随WC-Co添加量增多而增大有关。     

铜基耐蚀合金熔覆层的制备及耐蚀特性（英文）

采用光纤激光器,在不同功率下在Q235钢表面制备了铜基合金熔覆层。利用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪和电化学工作站分别对熔覆层的显微结构、相组成及耐蚀性能进行表征。结果表明,熔覆层与基体冶金结合。熔覆层底部为胞状组织,中部为树枝晶和柱状晶。熔覆层主要包含富铜Cu(Ni, Fe)固溶体和富铁Ni(Cr, Mo, Fe)固溶体。由于其最高的自腐蚀电位和最低的自腐蚀电流,2000 W功率下所制备的熔覆层表现出最好的耐蚀性能。     

铜基耐蚀合金熔覆层的制备及耐蚀特性

采用光纤激光器,在不同功率下在Q235钢表面制备了铜基合金熔覆层。利用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪和电化学工作站分别对熔覆层的显微结构、相组成及耐蚀性能进行表征。结果表明,熔覆层与基体冶金结合。熔覆层底部为胞状组织,中部为树枝晶和柱状晶。熔覆层主要包含富铜Cu(Ni, Fe)固溶体和富铁Ni(Cr, Mo, Fe)固溶体。由于其最高的自腐蚀电位和最低的自腐蚀电流,2000 W功率下所制备的熔覆层表现出最好的耐蚀性能。     

钛合金表面激光熔覆TiN-Ni基合金复合涂层的组织和磨损性能

以TiN和NiCrBSi合金混合粉末为原料，采用激光熔覆技术在TC4合金表面制备出TiN颗粒增强Ni基合金涂层。利用XRD，SEM和TEM等分析了激光熔覆层的相组成及微观组织，并测试了激光熔覆层的显微硬度和磨损性能。结果表明，激光熔覆层由熔覆区和稀释区2个区域组成，熔覆区的组织是在γ-Ni树枝晶和γ-Ni＋Ni3B层片状共晶的基体上均匀地分布着TiN颗粒和针状尬3C6相，显微硬度在9000MPa-12000MPa之间.稀释区为基底TC4合金和熔覆材料Ni基合金的混合凝固区，呈胞状晶和树枝晶形态。激光熔覆层中存在颗粒强化、细晶强化和固溶强化等多种强化作用，大幅度地提高了TC4合金的耐磨性能。     

激光熔化沉积Co／Co3Mo2Si三元金属硅化物耐磨合金显微组织

为改善三元金属硅化物Co3Mo2Si耐磨合金的室温韧性,利用激光熔化沉积方法制备了钴基固溶体增韧的Co3Mo2Si三元金属硅化物合金.结果表明:其显微组织由Co3Mo2Si初生树枝晶和枝晶间少量Co/Co3Mo2Si共晶组成;Co/Co3Mo2Si金属硅化物合金的硬度随Co3Mo2Si初生树枝晶体积分数的增加而提高;与激光熔化沉积Co3Mo2Si单相三元金属硅化物相比,钴基固溶体增韧的Co3Mo2Si三元金属硅化物合金的韧性显著改善,枝晶间钴基固溶体或Co/Co3Mo2Si共晶体积分数越高,合金的韧性越好.     

B对FeCoCrNiSiBx高熵合金激光熔覆层组织和硬度的影响

采用激光熔覆制备了FeCoCrNiSiB_x高熵合金熔覆层,利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪和显微硬度计研究微量硼元素(摩尔比x=0、0.02、0.04、0.06、0.08)对FeCoCrNiSiB_x高熵合金熔覆层组织和硬度的影响。结果表明:无B高熵合金涂层组织主要为胞状晶。B的添加会促进枝晶的生成,逐渐形成鱼骨状树枝晶,但过量的B会破坏枝晶完整性,形成蠕虫状晶。此外,高熵合金熔覆层组织为FCC和BCC双相结构,B元素的添加会形成大量0.1~2.6 μm的Cr₂B第二相,有助于提高熔覆层硬度,其中x=0.06时激光熔覆层的硬度最高,约为537 HV0.2。     

EA4T钢表面激光熔覆Fe314合金熔覆层的微观组织及性能

在EA4T钢表面激光熔覆Fe314合金熔覆层,采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)及显微硬度仪研究熔覆层微观组织及物相结构,并分析熔覆试样的力学性能。结果表明,Fe314合金熔覆层成型良好,无缺陷。熔覆层底部组织由平面晶与平面晶上方垂直于界面生长的粗大树枝晶组成,中部与上部组织以交叉树枝晶为主。熔覆层主要由奥氏体枝晶与枝晶间的(Cr、Fe)7C3相组成。熔覆层的显微硬度值高于基体,熔覆试样抗拉强度升高,但塑性韧性降低。冲击试样断口熔覆层为宏观上解理断裂,微观上局部准解理断裂的混合断裂机制,基体为宏观上小孔聚集型断裂,微观上准解理断裂的韧性断裂机制。     

激光熔化沉积α／Fe9Cr9Si2三元金属硅化物耐磨合金组织和摩擦学性能

为改善三元金属硅化物Fe9Cr9Si2的室温脆性,利用激光熔化沉积方法制备了铁基固溶体α增韧FegCt9Si2三元金属硅化物合金(简称α/Fe9cf9Si2合金),其组织由FegCr9Si2初生树枝晶和枝晶间铁基固溶体α组成,合金硬度随Fe9Cr9Si2初生树枝晶体积分数的增加而提高.与单相Fe9cr9Si2合金相比,铁基固溶体增韧Fe9Cr9Si2合金韧性明显改善;在干滑动摩擦条件下,α/Fe9Cr9Si2合金具有低的摩擦系数,并随Fe9cr9Si2体积分数的提高而降低.     

42CrMo钢表面Fe-WC激光熔覆层的组织与性能

用同轴送粉的方式在42CrMo表面激光熔覆Fe-WC合金粉末,通过扫描电镜、光学显微镜、能谱仪观察分析熔覆层的显微组织特征、WC陶瓷颗粒对熔覆层组织性能的影响、WC陶瓷颗粒分布特征及WC周围块状共晶物的组成成分;用显微硬度计、摩擦磨损试验仪、高精度电子天平测量基体与熔覆层的性能及质量损失,分析了引起性能曲线变化的原因。结果表明,熔覆层底部到顶部的组织变化为平面晶、晶界明显的胞状晶、交错生长的柱状树枝晶、排列紧密的胞状晶、方向均一的柱状树枝晶;WC陶瓷颗粒具有细化枝晶、阻断枝晶生长,增强熔覆层性能的能力;WC陶瓷颗粒在熔覆层中聚集分布,形成较宽的陶瓷带;WC陶瓷颗粒周围的块状共晶物是由WC部分分解得到的,其组成元素包括C、W、Fe、P、Cr。熔覆层平均硬度达到850 HV0.3,是基体平均硬度的3.4倍。摩擦因数为0.275左右,比基体小0.525。基体的质量损失是熔覆层的11倍多。说明Fe-WC合金熔覆层能够有效提升基体的硬度及其抗磨损能力。     

Cr-Cu-Si金属硅化物合金组织与耐磨性

利用激光熔炼材料制备技术，制得了由铜基固溶体增韧的Cr5Si3／CrSi金属硅化物新型耐磨合金，分析了合金的显微组织结构，测定了合金的显微硬度，考察了合金在室温干滑动磨损条件下的耐磨性能。研究结果表明：Cr-Cu-Si金属硅化物合金显微组织由Cr5Si3金属硅化物初生树枝晶、CrSi相的初生树枝晶及枝晶间铜基固溶体组成，由于金属硅化物Cr5Si3及CrSi的高硬度、强原子间结合力与铜基固溶体的优异导热性、摩擦相容性，上述激光熔炼Cr-Cu-Si金属硅化物合金材料在室温滑动干摩擦试验条件下表现出优异的耐磨性。     

侧向送丝光纤激光单道熔覆层组织

采用正交试验法在不锈钢表面侧向送丝单道激光熔覆,确定激光功率、扫描速度、送丝速度对熔覆层横截面几何尺寸、宽高比及稀释率影响,找出最佳工艺参数组合并进行组织分析.结果表明,当激光功率为2 000 W,扫描速度为4 mm/s,送丝速度为20 mm/s时可得到稳定良好的熔覆层;熔覆层从结合区到表层晶粒形态依次是平面晶、胞状晶、柱状树枝晶、等轴树枝晶、转向树枝晶;熔覆层组织由γ奥氏体和残余δ铁素体组成,δ铁素体主要成蠕虫状、骨架状和侧板条状分布于奥氏体枝晶间或晶界处;熔覆层显微维氏硬度平均值(195 MPa)与基材(207 MPa)相当且分布相对均匀,热影响区维氏硬度略低(178 MPa).     

激光熔覆NJ-4镍基合金涂层显微硬度的探究

目的探究晶体尺寸、组织结构和过冷度对NJ-4镍基合金涂层显微硬度的影响规律,找出一定组织结构和晶体尺寸下的最佳显微硬度。方法采用正交实验对基体进行激光熔覆,然后分析组织结构、晶体尺寸和过冷度对合金涂层硬度的影响。结果不同组织结构的NJ-4镍基合金涂层显微硬度有很大差异。从熔覆层的上表面到下表面依次为树枝晶、等轴晶、胞状枝晶、等轴晶、树枝晶、板条状马氏体。晶体结构依次变化时,显微硬度先增大、后减小、再增大,在熔覆层上部的等轴晶处的显微硬度最大。此外显微硬度还受到晶体尺寸和过冷度的影响。激光为熔池凝固提供特殊的冷却环境,抑制了凝固过程中杂质的析出,降低了缺陷的产生概率,提高了熔覆层硬度。激光熔覆层产生的板条状马氏体镶嵌在基体和熔覆层之间,提高了冶金结合强度,测量发现熔覆层的显微硬度是基体的2.5倍以上。结论熔覆层的显微硬度最终由组织结构、晶体尺寸和过冷度决定。     

激光熔覆FeCoNiCrAl_2Si高熵合金涂层

研究了激光熔覆后经600—1000℃退火处理的FeCoNiCrAl_2Si高熵合金涂层的组织和性能.结果表明,激光熔覆过程中的快速凝固条件有利于抑制涂层中金属间化合物的析出,涂层具有bcc结构,为有序固溶体,具有较高的硬度(900 HVo 5),相结构和硬度的高温稳定性好;涂层组织为树枝晶,Fe,Cr和Si在枝晶间富集,而Ni,Co和Al在枝晶中富集.随退火温度升高,Al和Si的偏析程度加剧,而其余元素的偏析变化不明显.EBSD研究显示熔覆态涂层的枝晶和枝晶间界面分布有大量小角度晶界,经600℃退火5 h后小角度晶界转变为大角度晶界,晶粒被细化.