激光熔覆阀门零件的研究与应用

使用５ｋＷ横流ＣＯ２激光器对石化系统高参数阀门的密封面进行激光熔覆强化,得到了１ｍｍ￣３．５ｍｍ厚,表面光滑平整的合金层。检测分析表明,激光熔层的组织性能,与基体的结合、对基体的热影响,熔层质量与成品率均优于等离子喷焊等传统强化工艺。     

镍基自熔合金激光熔覆层和喷焊层的组织与性能对比

对Ni60镍基自熔合金激光熔覆层和喷焊层的表面形貌、显微组织、硬度和耐腐蚀性能等进行了对比分析。结果表明:激光熔覆层的表面成型性比喷焊层的好;大部分激光熔覆层组织处于非平衡、亚结晶状态,且具有强、韧两相微观结构特征;喷焊层组织中富含碳化物等硬质相;激光熔覆层和喷焊层与基体均能形成冶金结合;喷焊层的平均硬度比激光熔覆层的高,但其分布并不均匀;激光熔覆层的耐腐蚀性能优于喷焊层的。     

激光熔覆对轮轨材料摩擦磨损性能的影响

利用CO 2激光器分别在车轮和钢轨材料表面熔覆一层钴基合金粉,分析熔覆层的微观组织结构和显微硬度,利用MMS 2A摩擦磨损试验机研究轮轨材料激光熔覆钴基合金粉前后的摩擦磨损性能.结果表明:激光熔覆可获得厚度1 mm左右无气孔、裂纹且与基体冶金结合的优质激光熔覆层,熔覆层组织主要由γ Co、Cr 23 C6等相构成,熔覆区主要有平面晶区、胞状晶区、树枝晶区;车轮和钢轨熔覆层的显微硬度分别比基体提高了43%和45%,激光熔覆后的轮轨摩擦磨损性能明显优于轮轨基体,耐磨性能比轮轨基体提高约4倍,激光熔覆后轮轨的磨损机制主要表现为磨粒磨损.     

激光熔覆高铬铸铁组织和硬度的研究

针对高铬铸铁铸造组织粗大,强韧性差,容易开裂的问题,进行了高铬铸铁粉末激光熔覆实验,对熔覆层的显微组织和硬度等性能进行了检测与分析,研究了不同扫描速度对熔覆层显微组织和硬度的影响,分析了多道搭接区和多层堆积区熔覆层显微组织的演变规律,揭示了多层堆积横截面的硬度分布规律。研究结果表明:通过激光熔覆可以获得晶粒细化、组织致密、无裂纹与气孔等缺陷、硬度高(可达580 HV0.2)的高铬铸铁熔覆层。将该工艺应用到零件表面强化领域,将大大提高零件的性能和使用寿命。     

应用激光熔覆技术提高核阀零件质量

选用5kW横流激光器在核阀阀瓣密封面奥氏体基体上熔覆Co基自熔合金,采用预置粉末法进行激光熔覆改性研究。与常规等离子喷焊层(电弧堆焊层)对比,结果表明:核阀阀瓣密封面经激光熔覆处理后,能获得厚度达3.0mm、表面光滑平整无裂纹的合金层,组织和性能均明显优于喷焊和堆焊工艺。     

基于激光熔覆技术的单体液压支柱试验研究

单体液压支柱在井下常常受到腐蚀、磨损等影响,为了提高其性能,采用激光熔覆技术手段,在基体表面熔覆一层合金粉。运用实验方法分别对激光熔覆后的熔覆层性能进行分析,得出如下结论:熔覆层和基体间结晶效果良好,无孔隙和裂纹等缺陷;硬度高于基体本身硬度;凝固状态良好,具有良好的耐磨性和显著的抗腐蚀性。通过激光熔覆技术显著改善了矿井单体液压支柱性能,确保了工作面安全生产。     

FV520B激光熔覆FeCr合金的性能分析

FV520B是离心式压缩机叶轮的常用材料,叶轮服役过程中经常出现磨损、腐蚀等损伤形式。为了实现对损伤叶轮的再制造,在FV520B板材上激光熔覆Fe Cr合金粉末,并对激光熔覆层和FV520B基体进行了显微硬度实验测试、微观组织观察、耐腐蚀试验和抗摩擦磨损实验来分析激光熔覆前后材料的性能变化。实验结果表明:激光熔覆层的显微组织比FV520B基体更加均匀、致密,因此显微硬度更高。激光熔覆层和FV520B基体的显微硬度分别为620.37HV和366.6HV,激光熔覆层比FV520B基体硬度平均高1.7倍;通过极化曲线分析测得了激光熔覆层和FV520B基体的Tafel曲线,并用Tafel曲线外推法测试了熔覆层和基体的腐蚀速度;激光熔覆层的硬度比基体要高,在摩擦磨损试验中达到稳定磨合期的时间比FV520B基体要长且稳定摩擦因数比基体要高,熔覆层和基体的稳定摩擦系数分别为0.78和0.65。     

矿用扁平链激光熔覆分层轨迹的研究

为了实现矿用扁平链的激光熔覆再制造修复,采用激光熔覆技术在扁平链表面制备铁基激光熔覆层,对熔覆层分层轨迹进行研究。首先通过3维扫描技术获取磨损链的3维点云数据,应用逆向工程和CATIA软件求取磨损部位的缺损模型,利用MATLAB软件进行分层算法仿真,根据求取的最佳熔覆方向与层厚进行熔覆试验。结果表面,熔覆层与基体结合良好,熔覆层硬度明显高于基体硬度,验证了分层算法的有效性,为同类型材料或链式结构的再制造修复提供参考依据。     

[机械装备再制造]曲轴再制造耐磨熔覆层工艺参数优化

为了利用等离子喷焊技术对磨损曲轴进行再制造修复,采用正交试验优化等离子喷焊制备耐磨熔覆层的工艺参数。在45钢样件表面制备了Ni60耐磨熔覆层,研究了多因素作用下喷焊电流、喷焊速度和送粉流量对熔覆层显微硬度、磨损体积的影响规律;采用单因素试验对最优工艺参数下制备的熔覆层性能进行了验证与表征,并成功应用到磨损曲轴的再制造修复中。结果表明：在一定范围内,送粉流量是影响熔覆层显微硬度和磨损体积的最显著因素,且随着送粉流量的增加,熔覆层显微组织由柱状晶向树枝晶、等轴晶转变,组织性能得到改善,显微硬度和耐磨性也显著提升;最优工艺参数为喷焊电流100A,喷焊速度70mm/min,送粉流量22g/min;使用最优工艺参数再制造修复的曲轴主轴颈表面质量良好。     

曲轴再制造耐磨熔覆层工艺参数优化

为了利用等离子喷焊技术对磨损曲轴进行再制造修复,采用正交试验优化等离子喷焊制备耐磨熔覆层的工艺参数。在45钢样件表面制备了Ni60耐磨熔覆层,研究了多因素作用下喷焊电流、喷焊速度和送粉流量对熔覆层显微硬度、磨损体积的影响规律;采用单因素试验对最优工艺参数下制备的熔覆层性能进行了验证与表征,并成功应用到磨损曲轴的再制造修复中。结果表明:在一定范围内,送粉流量是影响熔覆层显微硬度和磨损体积的最显著因素,且随着送粉流量的增加,熔覆层显微组织由柱状晶向树枝晶、等轴晶转变,组织性能得到改善,显微硬度和耐磨性也显著提升;最优工艺参数为喷焊电流100A,喷焊速度70mm/min,送粉流量22g/min;使用最优工艺参数再制造修复的曲轴主轴颈表面质量良好。     

65Mn钢表面激光熔覆温度场模拟及性能研究

为了探究不同激光熔覆工艺参数对温度场的影响,利用ANSYS软件对激光熔覆温度场进行模拟。在选定工艺参数下,通过激光熔覆技术在65Mn钢表面熔覆Ni60A合金粉,并与镍基焊条电弧焊试验进行对比。对两种熔覆层的显微组织、显微硬度及摩擦磨损性能进行观察和测试。结果表明：激光熔覆温度场的最高温度与激光功率、频率成正比,而与扫描速度成反比。在激光功率580 W,扫描速度100 mm/min,频率4 Hz,脉宽8 ms的工况下,温度场最高温度达到2 092.1℃。激光熔覆层主要由等轴晶、柱状晶组成,而电弧焊覆层组织的晶粒组织粗大,存有大量树枝晶。激光熔覆层晶粒更加致密,组织均匀,强度、塑韧性性能更好。在硬度与耐磨性方面,激光熔覆层硬度平均值为531.24 HV_0.2,电弧焊熔覆层硬度平均值为492.46HV_0.2,且激光熔覆对硬度的提高效果更加显著。激光熔覆层的磨损率为4.9×10^-4 mm³·N^-1·m^-1,是基体的3/5。磨损机理由严重的粘着磨损转变为轻微的磨粒磨...     

激光熔覆陶瓷涂层研究现状与展望

陶瓷材料具有高硬度、高熔点、高耐蚀等特性,常被应用于机械装备关键零部件的表面强化改性和再制造修复。随着装备服役工况日益苛刻,传统金属材料所制备的装备运动部件在服役过程中易于发生磨损、腐蚀、变形等失效,进而导致服役性能退化,严重时甚至引发装备恶性故障。激光熔覆作为一种高效的表面强化和再制造技术,在提升基材表面耐磨、耐蚀、耐热、抗高温氧化等性能方面具有重要应用前景。通过激光熔覆技术在零部件表面制备陶瓷涂层,对于延长关键零部件寿命、提高资源利用率、节约稀贵金属材料具有重要意义。首先按照陶瓷涂层的组织结构和成形机理对激光熔覆陶瓷涂层进行了分类介绍;然后结合激光熔覆制备陶瓷涂层的典型缺陷详细阐述了涂层质量优化的常用方法;而后综述了激光熔覆陶瓷涂层在提升零件耐腐蚀、耐磨损、耐高温性能和提高生物相容性等方面的应用情况;最后,总结了激光熔覆陶瓷涂层技术发展现状,并展望了激光熔覆陶瓷涂层技术的发展趋势。     

脉冲频率对激光熔覆层微观组织与性能的影响

激光熔覆层内粗大的晶粒与硬质析出相会对涂层耐腐蚀性能与耐冲击性能产生不利影响。采用脉冲激光熔覆技术研究了脉冲频率对涂层微观组织及性能的影响。利用扫描电镜形貌表征涂层微观组织,采用高速摄像机与数值仿真方法分析熔池形貌与温度变化;使用显微硬度计、磨损试验机、夏比冲击试验机及电化学腐蚀仪分别对涂层进行硬度、耐磨性、耐冲击性及耐腐蚀性测试。结果表明,涂层组织随脉冲频率的增大而粗化,同时,脉冲激光会使涂层内部析出相数量先减后增;涂层耐磨性随脉冲频率增大而降低,频率为20 Hz时涂层组织细化且存在细小硬质析出相,耐磨性最佳;涂层耐冲击性与耐腐蚀性随脉冲频率增大会先升后降,频率为80 Hz时涂层硬质相数量明显减少,此时具有最佳的耐冲击性与耐腐蚀性。     

铁素体不锈钢激光熔覆层组织和性能研究

采用无碳合金粉末和低碳合金粉末对铁素体不锈钢进行激光表面熔覆处理,借助光学显微镜(Optical microscope,OM)、扫描电子显微镜(Scanning electron microscopy,SEM)、能谱分析仪(Energy dispersive spectrometry,EDS)、X射线衍射仪(X-ray diffractometry,XRD)、显微硬度仪、摩擦磨损试验仪、电化学工作站对熔覆层显微组织、化学成分、硬度、耐磨性和耐蚀性进行评价。结果表明,两种激光熔覆层均无裂纹、气孔等宏观缺陷,显微组织主要由等轴晶、包状晶、树枝晶和枝间共晶组成。无碳熔覆层与低碳熔覆层均含有α-Fe、Fe-Cr合金相、Cr单质相以及Cr_(9.1)Si_(0.9)、Fe_(9.7)Mo_(0.3)、Fe_(10.8)Ni、Fe_(19)Mn等金属间化合物。此外,低碳熔覆层还产生了间隙化合物Cr_7C_3以及马氏体相C_(0.055)Fe_(1.945)。低碳熔覆层硬度为750 HV0.5,显著高于母材硬度250 HV0.5;无碳熔覆层硬度为650 HV0.5,其热影响区发生软化。激光熔覆层相对于母材具有更为稳定的摩擦特性以及优异的耐磨性和耐蚀性,其中低碳熔覆层耐磨性和耐蚀性均优于无碳熔覆层。     

激光能量密度对CrFeCoNiNb熔覆层组织演变和性能影响的试验研究

采用预置粉末法在42CrMo基体表面制备CrFeCoNiNb高熵合金激光熔覆层,探索激光能量密度对CrFeCoNiNb熔覆层组织和性能的影响规律。对于预置粉末激光熔覆工艺,激光功率、扫描速度、光斑直径作为工艺参数三要素,不是独立影响熔覆层质量与性能,且激光功率对熔覆层质量与性能的影响最大。通过改变激光功率进而改变作用于熔覆层的激光能量密度,研究激光能量密度对CrFeCoNiNb高熵合金熔覆层硬度、耐磨性和耐腐蚀性的影响规律。试验结果表明：熔覆层主相为面心立方结构相(FCC相)和密排六方结构相(Laves相)。随着激光能量密度的增加,其衍射峰面积先减少后增加,熔覆层晶粒先细化后粗化,转折点处的激光能量密度都为116.7 J/mm²。而且,此时熔覆层物相分布更均匀,磨损形貌主要为光滑的犁沟,相应的减摩效果好,磨损率有所降低。主相含量的改变和晶粒尺寸的改变分别是影响熔覆层平均显微硬度和耐腐蚀性的主要因素。Laves硬质相的增加有利于熔覆层硬度的提高,细化的晶粒可以形成致密的钝化膜,有利于提高熔覆层耐腐蚀性。     

随焊旋转冲击对液压支架熔覆层性能影响研究

采用D112堆焊焊条在液压支架磨损处进行堆焊修复,研究了随焊冲击工艺对熔覆层性能的影响。采用小孔法对堆焊层进行了残余应力分析,并通过金相组织观察、硬度试验、耐磨性试验及耐蚀性试验对堆焊层的性能进行了比对分析。由试验结果知：随焊冲击可以有效地减小焊接残余应力,细化晶粒,提高堆焊层的硬度及耐磨耐蚀性能。     

液压支架管激光熔覆316L不锈钢涂层组织与性能研究

基于煤机设备在特殊环境下的使用特点, 选择液压支柱管用20钢作为基体材料, 以316L不锈钢作为熔覆材料, 采用高功率半导体光纤耦合激光器在其上进行激光熔覆实验, 并对熔覆后涂层的形貌、 硬度、 耐蚀性以及耐磨性进行研究. 结果表明, 熔覆层与基体呈现出较好的冶金结合, 且并未出现明显裂纹、 孔洞等缺陷;此外, 熔覆层的硬度、 耐蚀性和耐磨性相对基体都有了很大的提高. 根据分析可知, 熔覆层性能的提高是与熔覆过程中显微组织的变化及热影响密切相关的, 熔覆层中的析出相、 硬质颗粒以及合金中的微量元素也对其性能有很大影响. 研究表明316L不锈钢作为一种良好的熔覆材料, 可用于煤机设备液压支架管的激光熔覆修复. 研究以液压设备用零件为对象, 因此对于煤机修复方面有重要的参考价值.     

球墨铸铁摩擦副激光熔覆处理层摩擦磨损研究

采用激光熔覆技术在球墨铸铁表面制备了原位析出颗粒增强金属基复合材料表层.以激光强化的球墨铸铁为上试样、灰铸铁为下试样,进行了标准的SRV快速磨损试验.结果表明:熔覆层致密,冶金结合良好,与灰铸铁配副,磨损深度分别为0.84μm、1.79μm,摩擦系数在0.065-0.078内变化,摩擦系数随摩擦时间的增加呈逐渐降低的趋...     

打壳锤头等离子堆焊镍基涂层组织和性能

采用等离子堆焊技术在打壳锤头基体Q235钢表面进行堆焊,堆焊材料选用分别含有50%WC、40%WC和30%WC+TiC的复合镍基粉末。借助金相显微镜、扫描电子显微镜、显微硬度仪、摩擦磨损试验仪等仪器对所得各堆焊层的显微组织、化学成分、显微硬度、耐磨性和耐蚀性进行分析。试验结果表明,三种合金堆焊层显微组织均为γ-Ni固溶体和弥散分布的不同形态的硬质化合物相,如WC,(Ti,V)C等。三种合金堆焊层与基体界面处冶金结合良好,堆焊层稀释率低,且与基体Q235钢相比,耐电解腐蚀性显著提高。含有30%WC+TiC的镍基合金堆焊层与含有50%WC和40%WC的镍基合金堆焊层相比,具有更高的耐磨性和抗热腐蚀性。因而含有30%WC+TiC的镍基合金堆焊层综合性能最优,能够大幅度延长打壳锤头使用寿命,具有广泛的应用前景。     

Eddy-current testing of the hardness,wear resistance,and thickness of coatings prepared by gas-powder laser cladding

The possibility of applying the eddy-current method to estimate the composition, hardness, abrasive wear-resistance, and wear resistance under sliding friction conditions of chromium-nickel and chromium-nickel-cobalt coatings prepared by gas-powder laser cladding was studied. Variations in the readings of an eddy-current instrument along the depth of the surface cladding layer and with changing thickness of coatings, which are due to the distribution of structural components in coatings and large differences between the electromagnetic characteristics of cladding layers and the ferromagnetic steel base of specimens, were determined. A technique of the eddy-current testing of the thickness of Cr-Ni and Cr-Ni-Co cladding coatings on a ferromagnetic steel base is proposed. It allows one to estimate the quality of the strengthening laser cladding and subsequent grinding, monitor the state of coatings under service conditions, and forecast the residual life of cladding elements subjected to intense wear.