基于正交试验法的激光熔覆4J36低膨胀合金涂层工艺优化

用半导体激光器在45#钢表面激光熔覆4J36低膨胀合金涂层,采用正交试验方法研究激光功率、扫描速度、送粉率、搭接率等工艺参数对熔覆层表面裂纹及显微硬度的影响。结果表明:4种参数对熔覆层裂纹及显微硬度都有影响,其中激光功率对两指标影响最大,而搭接率影响最小;当激光功率为1 400 W、送粉率为25 g/min、扫描速度为270 mm/min、搭接率为45%时,熔覆层表面裂纹最少;当激光功率为1 400 W、送粉率为30 g/min、扫描速度为270 mm/min、搭接率为40%,熔覆层显微硬度最高,可达到457.2HV0.2。     

超高强度钢激光-MAG复合焊熔滴过渡研究

采用高速摄影技术对超高强度钢激光-MAG复合焊接过程中激光功率、光丝间距、MAG电流对熔滴过渡形态的影响进行研究。结果表明:随激光功率、光丝间距的增大,熔滴过渡频率先增大后减小;随MAG电流的增加,熔滴过渡频率逐渐增大。当激光功率为3 kW、光丝间距为2 mm、MAG电流为220 A时,熔滴过渡最稳定,过渡频率最快,过渡方式为喷射过渡。     

基于主成分分析法与逼近理想解法的38MnVS6激光熔覆工艺研究

采用激光熔覆在燃烧室部件表面制备高性能涂层对延长柴油机寿命有重要意义,多工艺参数的优化是获得高性能熔覆层的关键。以激光功率、扫描速度和送粉速率为优化对象,以熔覆层宽度、稀释率和表面硬度为优化目标,对活塞用38MnVS6中碳钢基体表面激光熔覆镍基合金粉末进行了L₉（3³）正交试验。基于主成分分析法计算各目标权重,并采用马氏距离的逼近理想解法对试验数据进行分析,获得了如下最佳工艺参数组合：激光功率850 W、扫描速度3 mm/s、送粉速率3.13 g/min. 经试验验证,与L₉（3³）正交试验最佳方案相比,稀释率下降了1.13%,平均硬度提高了4.56%. 通过极差分析,得到工艺参数对熔覆层综合质量和熔池尺寸的影响由大到小依次为激光功率、送粉速率、扫描速度。     

镍铬合金激光熔覆层的制备及其表征研究

采用激光熔覆的方法,在45钢表面添加镍包铬复合粉末制得镍铬合金激光熔覆层。结果表明,镍铬合金激光熔覆层主要由Ni、Cr、Fe、C等元素组成,其显微组织是定向凝固的柱状枝晶组织。镍铬合金激光熔覆层熔覆区的平均显微硬度为441.4HV,约为基体45钢显微硬度的1.6倍,熔覆层的磨损量为基体45钢的60%,因此镍铬合金激光熔覆层具有较好的耐磨性能。     

基于灰色关联分析的35CrMoV钢活塞杆激光熔覆工艺参数优化

为选取优化合理的激光熔覆工艺参数匹配,获得致密性好、耐磨性强的熔覆层,采用激光熔覆技术对基材为35CrMoV钢的已磨损表面进行修复试验。以激光扫描速度、激光熔覆功率、送粉速度为自变量,以正交试验数据为基础,基于灰色系统的理论模型对试验数据进行处理;通过层次分析法计算多目标权重,运用灰色关联理论,分别计算并得到各工艺参数对理想单目标值的关联系数及对多目标值的关联度;将单目标参数优化转换为综合工艺参数优化,获得了优化工艺参数组合：扫描线速度100 mm/s、送粉速度42.8 g/min、激光熔覆功率1.8 kW;通过试验对优化结果进行了检验,结果表明：在最优工艺参数条件下,熔覆层质量得到明显提高,特别是耐磨性相对提高了43%.     

液压支柱表面镍基自熔合金TIG修复研究

为提高液压支柱在复杂工况下的工作寿命,以水玻璃为黏结剂在液压支柱基体27SiMn上涂覆镍基自熔合金粉末,采用手工钨极氩弧焊进行熔修。利用金相显微镜观察熔覆层表面和横截面的组织,进行熔敷金属的硬度、耐磨性实验,测试了基体与熔覆层的耐蚀性能。结果表明:熔覆金属的显微组织和力学特性随着熔覆电流的变化而改变,耐磨性在熔覆电流为70 A时为最优,熔覆层较基体的耐蚀性有显著提高。     

液压支柱表面镍基自熔合金TIG修复研究

为提高液压支柱在复杂工况下的工作寿命,以水玻璃为黏结剂在液压支柱基体27SiMn上涂覆镍基自熔合金粉末,采用手工钨极氩弧焊进行熔修。利用金相显微镜观察熔覆层表面和横截面的组织,进行熔敷金属的硬度、耐磨性实验,测试了基体与熔覆层的耐蚀性能。结果表明：熔覆金属的显微组织和力学特性随着熔覆电流的变化而改变,耐磨性在熔覆电流为70 A时为最优,熔覆层较基体的耐蚀性有显著提高。     

AZ91D镁合金表面激光熔覆Al+Al2O3涂层研究

为了改善AZ91D镁合金的表面性能,试验利用3kW横流CO2激光器在AZ91D镁合金表面上进行了激光熔覆Al+Al2O3涂层处理。熔覆后使用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对熔覆层进行了微观分析,测试了熔覆层的显微硬度及摩擦磨损性能。试验结果表明:熔覆层由Mg,Mg17Al12,Al2O3等相组成,表层微观结构主要是Mg和Al的亚共晶基体及其上弥散的Al2O3颗粒;熔覆层的平均显微硬度最高达到250HV0.05,明显高于基体AZ91D(70～80HV0.05);其磨损性能与基体相比也有了较大提高。     

基于尺寸预测的激光立体成形30CrNi2MoVA工艺参数研究

30CrNi2MoVA钢广泛应用于兵器装备制造行业,采用该材料进行激光立体成形工艺研究。通过回归正交设计方法,结合同轴电荷耦合元件相机对熔池形貌实时监测,选用指数型回归模型得到了激光立体成形主要工艺参数对30CrNi2MoVA钢单道熔覆尺寸的影响规律,明确了影响熔覆层宽度和高度的显著性因素及相应回归方程。光斑直径、激光功率和扫描速率显著影响熔覆层宽度,熔覆层宽度同光斑直径和激光功率呈正相关而同扫描速率呈负相关;扫描速率和送粉率显著影响熔覆层高度,熔覆层高度同扫描速率呈负相关,同送粉率呈正相关。实验验证结果表明：该成形尺寸预测模型准确。基于熔覆层宽高比预测值确定了在3.5 mm光斑直径下成形30CrNi2MoVA钢的工艺参数选择范围,激光功率应处于1 300~3 000 W之间,送粉率在0.7~2.5 r/min之间,扫描速率在5 ~12 mm/s之间。     

激光熔覆再制造镍基高温合金气门的组织和性能研究

采用激光熔覆技术对磨损失效的Nimonic 80A气门进行修复。利用金相显微镜观察熔覆层组织,用扫描电镜和能谱仪对熔覆层进行组织和成分分析,研究熔覆层硬度的变化,采用渗透探伤检测熔覆层表面缺陷,对合格的再制造气门进行装机考核实验。结果表明:激光熔覆层组织主要由柱状树枝晶和枝晶间的共晶组织组成,熔覆层和基体之间形成冶金结合,熔覆层内部无气孔和微裂纹等缺陷;熔覆层平均硬度较基体提高了37.7%;再制造气门的耐磨性是新气门的1.5倍。     

不同基材复合粉末渗锌工艺应用

基于不同底材材料对复合粉末渗锌工艺的优化设计进行了深入研究.结果表明:在不同基材及特种车辆工程连接件上,通过优化复合粉末渗锌的工艺参数,将渗锌过程温度精确优化到350℃,保温时间减少至120~150 min,能够达到渗锌层完整均匀,渗锌后硬度不但在要求的范围内,而且波动性小,同时能够实现特种车辆连接件渗锌层厚度15~32μm,渗锌层表面硬度>220HV,与基体结合强度良好;满足端联器中频淬火区在渗锌后的硬度≥HRC45.提高了零部件在恶劣环境下寿命.     

铝合金激光表面熔敷Ni-Cr合金技术的研究

总结了铝合金激光表面熔敷Ni、Cr合金技术的工艺特点及熔敷层性能的研究结果。涂敷层均匀平整、厚度可达1mm,最高硬度为HV680,耐磨性比基体提高8倍。     

50CrV钢激光填丝焊焊缝成形多元非线性回归模型

在焊接50CrV薄板时,焊缝熔深要求控制在2 mm.为获得特定要求的熔深,基于响应面设计方法,采用实验设计软件Design-Expert 8.0对50CrV钢激光填丝焊焊接工艺进行了实验设计。实验过程中,以特定的焊缝熔深(2 mm)、最小化熔宽及余高为响应;以激光功率、焊接速度、送丝速度与离焦量作为控制变量,测量描述焊缝特征的响应数据,并建立其与焊接参数之间相关性的数学模型,通过方差检验确定了所建立的数学模型准确性。模型分析结果表明：激光功率、焊接速度、送丝速度与离焦量4个主因素对焊缝成形有直接的影响;根据优化结果得到最佳焊接条件,激光功率3.17～3.33 kW,焊接速度1.30～1.40 m/min,送丝速度4.0～4.23 m/min,离焦量3.1～4.5 mm,此时可获得满足焊接要求的熔深、熔宽和余高;实验验证了预测结果与实际焊接结果相一致,可用于指导实际生产。     

1Cr12Ni3MoVN激光改性熔覆的组织与耐磨性

为改善1Cr12Ni3MoVN合金耐磨性能,采用Nd:YAG激光在该合金表面进行了激光熔覆试验。分析了熔覆层微观组织,测试了显微硬度及在大气环境下的干滑动摩擦磨损性能。结果表明:熔覆层和基体实现了良好的冶金结合,熔覆层组织主要为板条马氏体和残余奥氏体,且较基体得到明显的细化;硬度值由熔覆层(平均452 Hv)到基体区(290 Hv左右)逐渐减小,硬度峰值出现在熔合线附近,达487 Hv。熔覆层的耐磨性能得到明显改善,其磨损失重量约为基体的67%。     

电流密度对Ni-AlN仿生镀层耐磨性的影响

采用脉冲喷射电沉积法在40钢表面制备Ni-AlN纳米仿生镀层,通过ANSYS软件确定最佳微凹坑仿生结构参数,对不同电流密度制得的微凹坑状Ni-AlN纳米仿生镀层的微观形貌、组织结构、耐磨性进行研究。结果表明:微凹坑状仿生表面具有一定的减磨效果,最佳微凹坑结构参数是直径为200μm、间距为300μm。此外,随电流密度提高,镀层中AlN纳米粒子复合量先增后减,Ni晶粒尺寸先减后增,电流密度提高未影响镀层成分。电流密度为2 kA/m²时,AlN纳米粒子复合量最高,镀层表面组织致密,硬度最高,为806HV,摩擦因数最小,经磨损后仅产生多条较浅划痕,说明适宜的电流密度能显著提升Ni-AlN纳米仿生镀层耐磨性。     

激光诱导自蔓延Ni-Al合金组织性能及掺杂B的影响

在Ni14.3Al5.7中掺杂原子数分数为1.86%的B,将原始粉末压制成坯。采用不同激光点火功率对压坯进行激光诱导自蔓延烧结,利用SEM、XRD及硬度、磨损、耐蚀性测试表征手段,分析研究烧结合金的微观组织结构及宏观性能。结果表明:未添加B,烧结合金物相为Ni3Al、NiAl、Al2O3,合金组织呈网状分布;掺杂B后,烧结产物为Ni3Al、NiAl、Al4B2O9、Al2O3,对产物组织形貌影响较小。当烧结功率为700 W,烧结合金的显微硬度达到381.27HV,维钝电流为0.253 mA/mm2;功率为1 100 W,相对密度达89.3%;功率为900 W,耐磨性最佳,相对质量损失为0.24%。在相同烧结功率下,B提升了烧结合金的相对密度、硬度,但耐磨性、耐蚀性能有所下降。     

5052铝合金CO2激光- MIG复合焊接工艺对焊缝成形的影响

以10 mm厚的5052铝合金为研究对象,研究CO2激光-MIG复合焊接工艺参数对其焊缝成形的影响规律。结果表明:焊缝熔深及熔宽随电弧电流的增加先增加后减少而后再增加,随激光功率的增加逐渐增加,随焊接速度的增加迅速下降;热源间距对焊缝熔深影响较大,对焊缝外观形貌影响很小。在He气中加入Ar气对改善焊缝表面成形和咬边等有明显的效果,随着加入的Ar气量增大,效果越明显;加入少量的Ar气有利于提高焊缝熔深,过量反而降低焊缝熔深。激光功率低于1 500 W有轻微咬边,在2 500 W有激光"匙孔"现象出现;当焊接电流为130～145 A、激光功率为3.5～4.5 kW、焊接速度为1～2 m/min、离焦量为-1～0 mm、热源间距为2～3 mm、Ar气流量为5～15 L/min、He气流量为10～20 L/min时,得到较好的焊缝形貌及焊缝熔深。