6061Al合金表面激光熔覆Ni基合金的组织及性能

将NiCrBSi合金粉末预涂于6061Al合金表面，采用高功率连续波2kWNd-YAG激光器进行激光表面熔覆处理。试验结果表明，铝合金对于波长1．06gm的激光具有很高的吸收率，选用合适的激光加工工艺参数和Ar气保护，可在铝合金表面获得致密的Ni—Al合金激光表面改性层，熔覆层的组织以Ni-Al金属间化合物为主，改性层的硬度Hv高达9000MPa以上，且与基体呈现良好的冶金结合。在3．5％NaCl水溶液中的阳极极化曲线测定及摩擦磨损试验结果表明，Ni基合金改性层明显改善了6061Al合金的电化学腐蚀及摩擦磨损性能。     

GH150高压压气机叶片激光熔覆实验研究

本文通过选择合理的涂层合金配方及工艺参数,并在熔覆材料中加入3%wt左右的YO的稀土氧化物,可在GH150基体上获得无显微裂纹缺陷、显微组织均匀、熔覆层硬度与基体匹配良好、耐蚀性能显著提高的优质激光熔覆层。     

6061铝合金表面激光熔覆稀土CeO_2+Ni60组织及摩擦磨损性能

为提高铝合金的表面性能,利用激光熔覆技术在6061铝合金表面制备了添加稀土Ce O2的Ni60熔覆层,并通过金相显微镜、SEM、显微维氏硬度计和摩擦磨损试验机等设备研究了CeO2对Ni60熔覆层组织结构、硬度及摩擦磨损性能的影响.结果表明,加入2%的Ce O2可有效地减少熔覆层中的裂纹、孔洞和夹杂物,促进晶粒细化,提高熔覆层的组织均匀性、表面硬度及耐磨损性能;在相同磨粒磨损条件下,CeO2+Ni60熔覆层的耐磨性是铝合金的7.1倍,是Ni60熔覆层的1.6倍;Ni60熔覆层可以显著降低铝合金表面摩擦系数,而添加稀土CeO2能提高Ni60熔覆层的摩擦系数稳定性,从而改善Ce O2+Ni60熔覆层的耐磨性能.     

激光熔覆AlxCoCrCuFeNi高熵合金涂层组织与耐磨性

利用激光熔覆技术在45钢基体表面制备AlxCoCrCuFeNi(x=0.5,0.75,1.0,1.25,1.5)高熵合金涂层,研究了 Al元素含量对涂层组织结构、相组成、硬度及耐磨性的影响规律,重点分析了非平衡凝固快冷条件对高熵合金涂层形核的影响机制.AlxCoCrCuFeNi涂层具有BCC和FCC结构,随Al元素含量的增加FCC逐渐向BCC转变,高熔点Fe,Cr元素偏聚于BCC相中,Cu元素以富Cu相形式存在.涂层硬度随Al含量的增加而增大,合金体系为Al1.5CoCrCuFeNi时硬度达到最大为807.3HV0.2,耐磨性与硬度呈正相关性.激光熔覆非平衡快冷条件抑制了金属间化合物等有序相的形核、生长,有利于高熵合金固溶体相的形成.     

功率密度对Cr12MoV激光熔覆层组织及耐磨性的影响

以Cr12MoV冷模具钢为研究对象,采用不同的激光功率密度在Cr12MoV表面熔覆WC质量分数为40%的Ni60WC40复合涂层。随后对熔覆后试样的涂层熔覆界面、熔覆表面微观组织和成分的形成进行探讨,并通过摩擦磨损实验研究各熔覆层的耐磨损性能。结果表明:随着激光熔覆功率密度的提高,熔覆层厚度逐渐增大,熔覆区纵向组织从尚未完全熔化的团絮状及棒状晶逐渐向晶粒更为细小的花瓣晶转变;熔覆区横向组织从长短不一的花瓣晶及鱼骨状树枝晶逐渐向晶粒尺寸更为细小的长条形枝晶转变;CrNiC、CrFeNi等铬碳化合物和WN、CoN等金属固溶体的产生增强涂层的细晶强化作用。在激光功率密度为111.30W/mm²时,试样表现出相对最优的耐磨性能。     

纯铜表面激光熔覆铜合金涂层的组织及耐磨性

采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射及能谱分析对纯铜表面送粉激光熔覆制备的铜合金涂层进行了分析.结果表明,涂层与基体为冶金结合,无气孔、裂纹等缺陷,涂层稀释率极低,铜合金涂层在凝固过程中通过液相分离形成大量均匀弥散分布的细小球形分离相、富含铜的固溶体和少量大块分离相聚集体;细小分离相的平均直径小于5μm,分离相由富含Fe、Co、Mo的多元金属硅化物组成.富含铜固溶体的硬度为280 HV0.1,大块分离相聚集体的硬度为510 HV0.1.磨损试验结果表明,激光熔覆涂层的耐磨性较纯铜基体有显著提高.     

工艺参数对铜基激光熔覆层组织及耐磨性的影响

采用激光加工方法在 45号钢基体上熔覆表面铜合金涂层 ,试验研究了激光加工工艺参数 (激光功率、扫描速度 )对熔覆层组织特点和耐摩擦磨损性能的影响规律。试验发现 ,激光功率较大或扫描速度较慢时熔覆层中出现了富铁相 ,其形态分为球状和枝晶状两种 ,球状富铁相一般出现在熔覆层中上部 ,枝晶状富铁相一般出现在熔覆层底部 ,富铁相中一般含有少量的铜和锡 ,有的富铁相冷却时转变为马氏体组织。富铁相对铜合金熔覆层与 40Cr摩擦副摩擦磨损不利 ,但是对铜合金熔覆层与硬质合金摩擦副摩擦磨损有利     

Monel合金表面激光熔覆镍基合金的组织及摩擦磨损性能

利用激光熔覆技术在Monel 400合金表面制备了镍基合金改性层.采用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪、显微硬度计及销一盘磨损试验机对镍基合金改性层的组织形貌、成分、结构、硬度及摩擦磨损性能进行了研究.结果表明,Monel合金表面镍基合金改性层的组织主要由γ-Ni固溶体、多元共晶体及一些初生沉淀相组成.选择优化的激光辐照工艺进行激光熔覆处理,可获得性能优异的镍基合金改性层,与Monel 400合金基材相比,镍基合金激光改性层的显微硬度是基体的7倍,摩擦系数明显降低,相对耐磨性提高了8.6倍.     

激光熔覆自润滑复合涂层研究进展及发展趋势

结合激光熔覆自润滑涂层实例,从材料设计、制备工艺、性能优化等方面综述了激光熔覆自润滑涂层的研究现状、存在的问题及发展方向。总结了常用固体润滑材料的摩擦学性能特点,并就如何选择自润滑材料、包覆技术和宽温域润滑的研究进展进行了简要阐述。讨论了激光熔覆制备自润滑复合涂层中软质润滑相和硬质耐磨相之间的关系,以及熔覆材料成分对涂层摩擦学性能的影响。简要分析了裂纹成因及控制涂层质量的常用手段,重点探讨了激光工艺参数对涂层中润滑相体积分数和分布状态的影响,并总结了激光熔覆自润滑涂层在工程中的应用,以期为激光熔覆技术的发展提供参考。目前激光熔覆自润滑涂层的应用已初具规模,但在润滑剂的失效与防护、新材料的研究与应用、制备工艺的优化以及针对特殊环境下的摩擦磨损实验研究等方面仍存在较大发展空间。     

激光熔覆Ni—WC金属陶瓷层的耐磨性分析

本文以单晶碳化钨铸造碳化钨和烧结碳化钨颗粒为陶瓷相，镍基自熔合金为粘结金属，研究了不同种类，粒度和含量的碳化钨颗粒对激光熔覆金属陶瓷层的磨粒磨损性能的影响。结果表明碳化钨颗粒的种类粒度与含量对金属陶瓷激光熔覆层的耐磨性能影响明显，熔覆层耐磨性能随碳化钨含量的变化趋势取决于碳化钨颗粒的种类。     

铸锻GH710合金组织与性能

对铸锻GH710合金组织和性能进行了研究。结果表明：锻造变形可以消除GH710合金棒材中枝晶组织．细化合金晶粒，提高合金高温持久性能。但具有严重枝晶组织的GH710合金棒材．在锻造变形及热处理后，合金中仍存在残余γ＋γ’共晶组织，它的存在影响合金高温持久性能的发挥。     

激光熔覆NiCr涂层的结构及摩擦学性能

利用激光熔覆技术在纯钛表面制备了NiCr涂层。用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)分析了涂层的组成和组织结构。在UMT-2MT摩擦磨损试验机上对NiCr涂层在不同载荷和不同滑动速度下的摩擦磨损性能进行了测试。结果表明:NiCr涂层的主要组成物相为NiTi、Ni3Ti、Ni4Ti3、Cr2Ni3和Cr2Ti,涂层与基材冶金结合,涂层晶体结构主要为树枝状晶,涂层的平均显微硬度约为780HV0.2,涂层的摩擦因数随载荷和滑动速度的增加而减小;磨损率随载荷的增加而增加,随滑动速度的增加而减小。涂层的磨损率在10-6 mm3/Nm数量级,具有优异的耐磨性能。     

等温锻造GH710合金组织与性能

为解决GH710合金普通锻造时变形困难、组织性能不均匀的技术问题,开展了GH710合金等温锻造工艺研究.对等温锻造GH710合金变形性能、微观组织和力学性能进行了分析,结果表明,等温锻造工艺可有效改善GH710合金变形性能、细化晶粒组织、提高合金力学性能.GH710合金经1100 ℃变形量为50%和70%的等温锻造后,均具有良好的力学性能,特别是其持久性能得到大幅度提高,815 ℃缺口持久性能达到100 h之上,980 ℃光滑持久性能达到80 h之上.采用等温锻造工艺研制出了Φ240 mm的GH710合金涡轮盘模锻件,锻件外观完整、晶粒组织细小均匀,力学性能稳定,等温锻造工艺是制备GH710合金细晶涡轮盘的理想工艺.     

粉体预氧化对NiAl激光熔覆涂层组织和性能的影响

目的 激光熔覆是集节能、环保、减排于一身的低碳技术,能够解决涂层存在的粗大枝晶、较大开裂敏感性及纳米增强颗粒昂贵等难题。方法 借助Al颗粒的易氧化特性,提出一种预氧化气固反应手段,原位制备铝粉表面附着氧化铝的复合型粉体,采用激光熔覆技术将复合粉末制备成冶金涂层,并考察预氧化方法对NiAl涂层组织和性能的改性规律。结果 通过预氧化方法获得了铝粉表面附着氧化铝的复合型粉体,且制备的涂层成形良好、无缺陷;预氧化涂层的枝晶更细小,XRD测试表明预氧化涂层中出现了Al₂O₃。由于预氧化方法带来的细晶强化和第二相强化作用,使得预氧化涂层的硬度在NiAl涂层的基础上提升了约20%,预氧化方法引入的氧促使摩擦界面形成了一层氧化物润滑膜,使得预氧化处理后涂层的摩擦因数降低了约23%,同时耐磨性得到显著提升。结论 采用预氧化方法以低成本原位合成了复合型粉体,通过预氧化方法使涂层实现了从组织结构到性能的良性转变,为推动绿色低碳技术发展,高性能新型粉体的研发,以及NiAl涂层的应用提供一些思路与方法。     

Ti811表面Ni基激光熔覆层显微组织及摩擦磨损性能的研究

目的通过激光熔覆技术在Ti811钛合金表面制备Ni基复合涂层,以改善其摩擦磨损性能。方法采用同轴送粉激光熔覆技术在钛合金表面制备Ni45+WC+Y2O3多道搭接激光熔覆层,运用XRD、SEM、EDS分析熔覆层微观组织及相组成,运用Bramfitt二维点阵错配度理论,计算低指数晶面间二维错配度,分析复合相结构。采用显微硬度计测试熔覆层显微硬度值,通过摩擦磨损试验机测试基材和熔覆层的摩擦磨损性能,采用白光非接触式轮廓仪测量基材和熔覆层磨损体积,结合磨损表面形貌,分析熔覆层磨损机制。结果熔覆层生成相主要包括Ti2Ni、Ti B2、Ti C、α-Ti以及Ti C依附于Ti B2的复合生长相。复合相中,Ti B2(0001)晶面与Ti C(111)晶面受热膨胀影响的二维点阵错配度δ=0.907%,满足晶格界面共格原则,Ti B2可有效作为Ti C的异质形核基底。熔覆层显微硬度值约为1050～1100HV0.5,摩擦系数约为0.42,磨损体积为4.07×107μm3,磨损率为3.0×10–4mm3/(N·m),磨损机制是以磨粒磨损为主,粘着磨损为辅的混合磨损机制。结论与基材对比,熔覆层显微硬度值提高约2.5倍,摩擦系数和磨损率分别降低约35%和36%,熔覆层摩擦磨损性能显著提高。     

多道激光熔覆铁基合金的组织和性能

在球铁基体上激光熔覆铁基合金，对多道搭接时激光熔池的凝固速率、“二次加热”效应以及熔体的对流行为对搭接熔覆层组织、成分、性能的影响进行了分析。结果表明，搭接熔覆获得的熔覆层组织随扫描次序前后而粗大，稀释率逐渐增加，硬度值相应降低。搭接熔覆层组织分界不明显，与基体结合处为波形界面，达到冶金结合。     

激光熔覆制备B_4C_p/Ni合金复合涂层的组织与性能

对Ni60合金粉末中添加B4C陶瓷颗粒的激光熔覆组织结构和力学性能做了研究。结果表明,加入陶瓷颗粒可增加熔覆层中强化相数量,提高涂层的硬度和耐磨性,在陶瓷颗粒加入量达到15%时效果最好。     

激光熔覆(Ni60+NbC)+h-BN@Cu涂层组织与性能研究

目的 通过添加铜包覆六方氮化硼(h-BN@Cu)粉末,改善激光熔覆Ni基NbC涂层的性能。方法 采用激光熔覆技术,使用添加不同质量分数铜包覆六方氮化硼的镍基碳化铌复合粉末,在45钢基体表面沉积镍基复合涂层。利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)设备,研究h-BN@Cu对Ni60/NbC的激光熔覆镍基复合涂层微观结构的影响,利用显微硬度计和布鲁克UMT-2摩擦磨损试验机及白光干涉模块,测量熔覆层的显微硬度、摩擦磨损系数和磨痕宽度。结果 熔覆层中的主相为Ni-Cr-Fe,除此之外还存在FeNi3、CrB、M7C3、NbC、M23C6、Cr2Nb等多种相。研究发现,添加的润滑相h-BN@Cu与硬质相NbC会发生部分分解,Nb原子和B原子进入熔池,与熔池中的Cr原子反应,生成CrB、Cr2Nb等,这些金属间化合物具有硬度高、耐磨性好等特点。当h-BN@Cu的质量分数为10%时,熔覆层的显微硬度为650HV1.0,摩擦系数为0.4,磨痕宽度为0.406 mm。结论 相比于不添加h-BN@Cu的Ni60/NbC熔覆层,添加h-BN@Cu的Ni60/NbC熔覆层的平均硬度略微下降,但熔覆层硬质相分布更加均匀,此时硬度仍为45钢基体硬度的3.1倍,摩擦系数降低约27%,磨痕宽度减小约21%。     

激光熔覆NiCoCrAlY/HfB2复合涂层结构及高温摩擦学性能

利用激光熔覆技术在纯钛表面制备了NiCoCrAlY/HfB2复合涂层。用XRD和SEM分析了涂层的组成和组织结构,在SRV-IV微动摩擦磨损试验机上对涂层不同温度下的摩擦磨损性能进行对比测试,采用SEM和三维表面轮廓仪对磨损后试样、对偶球和磨屑的形貌进行了分析。结果表明:NiCoCrAlY/HfB2复合涂层主要组成为NiTi、HfB2、TiB2、Co3Ti、CrTi4和Hf3Ni7相,复合涂层与基材冶金结合,涂层晶体结构主要为块状晶。涂层的平均显微硬度约为850HV0.2,是基材硬度的4.25倍。在20℃、100℃、300℃和500℃摩擦测试温度下涂层的摩擦因数和磨损率随温度的升高而减小,复合涂层的磨损率在10-4～10-5 mm3/Nm数量级,具有较好的高温耐磨性能,涂层的磨损机制主要为磨粒磨损和黏着磨损。