EN8钢轴件表面激光熔覆BNi74CrSiB/微-纳米WC金属陶瓷涂层

在不同工艺条件下,EN8轴件表面采用横流CO2激光器熔覆BNi74CrSiB/微-纳米WC金属陶瓷涂层。通过对熔覆层组织、显微硬度和摩擦磨损性能分析测试表明,在激光功率为2kW,扫描速度为15mm/s、光斑直径为3mm时,可获得较微米粒度WC熔覆层更细小致密的晶粒熔覆层,熔覆层平均显微硬度可达980HV,约为基体硬度的4倍,微-纳米WC的加入能够改善摩擦磨损性能。熔覆后EN8钢轴件的显微硬度和耐磨损性得到极大的提高。     

激光熔覆镍基碳化钨工艺研究

利用IPG光纤激光器YLR-3000激光加工系统,探究45#钢表面多道激光熔覆自熔性镍基碳化钨粉末最佳工艺参数。首先通过改变单因素变量,得出单道激光熔覆时最佳激光功率、送粉电压和扫描速度,进一步确定离焦量和搭接率的选取,最后进行激光熔覆梯度涂层实验。单道实验中最佳工艺参数为激光功率1200W、送粉电压7V、扫描速度2mm/s,离焦量3mm,表面洛氏硬度(HRC:60)是基体(HRC:22)的3倍;当Ni60A粉末作为底层材料时,平均洛氏硬度是基体(HRC:22)的2.5倍,熔覆层厚度均匀且熔池深度基本保持不变,第一道与最后一道熔覆层的高度差仅为0.10mm,当Fe基合金粉末作为底层材料时,高度差0.28mm;熔覆层组织晶粒的形状在扫描方向上呈现出逐渐增大,熔覆层底层与上层冶金结合很好,其组织晶粒过度连续;熔覆层上层显微硬度分布均匀,约是基体的3倍。激光熔覆梯度涂层材料且上层材料为自熔性镍基碳化钨粉末时,底层材料选择Ni60A粉末,得到的涂层成形质量更佳,最佳工艺参数为激光功率1200W、送粉电压7V、扫描速度2mm/s、离焦量3mm、搭接率25.47%。     

Q235D激光熔覆实验研究

在Q235D钢表面激光熔覆Fe基合金粉末,通过对熔覆层外观形貌、表面硬度、金相组织和显微硬度的对比分析得出了双层熔覆时的最优工艺参数,当两层工艺参数相同且均为:激光功率600W、扫描速度2mm/s、搭接率24.2%、送粉电压10V时,所得熔覆层的表面较为平整均匀,通过金相组织分析发现,基体与熔覆层的冶金结合性较好,无裂纹,并且基本无气孔出现,熔覆层的显微硬度显著高于基体且从熔覆层→过渡区→基体呈梯度降低。在两熔覆层交界处,显微硬度从界面处往第一熔覆层方向先减小后增加直到最高值,从界面处往第二熔覆层方向显微硬度呈阶梯状上升逐渐增加到熔覆层硬度的最高值,尽管两熔覆层交界处显微硬度有所降低,但是仍然大大高于基体的显微硬度,对熔覆层性能基本无影响,在工业生产中有着较好的发展前景。     

冷热搭接对激光熔覆涂层组织及性能的影响

通过热搭接和冷搭接两种方法,在45#钢表面激光熔覆自熔性镍基碳化钨粉末,原位自生硬质涂层,探究两种搭接方法对熔覆层组织和性能的影响。实验所采用的激光熔覆工艺参数为离焦量3mm,送粉电压7V,扫描度2mm/s,搭接率25.47%,激光功率1200W,冷搭接中每一道熔覆完成后停留20min再进行下一道加工,热搭接则一次性完成多道激光熔覆,每道间无加工停留时间;使用洛氏硬度机(HR-150DT)测量熔覆层表面硬度,通过金相显微镜对熔覆层金相组织进行观察分析,并利用显微硬度计(HVS-1000)分析熔覆层截面硬度。热搭接熔覆层洛氏硬度沿多道熔覆方向逐渐降低,而冷搭接熔覆层的平均洛氏硬度几乎保持不变,约为基体材料(HRC:22)的2.5倍;热搭接熔覆层与基体交界处存在气孔等缺陷,晶粒尺寸逐渐增大,而冷搭接熔覆层与基体冶金结合比较牢固,沿交界处垂直方向晶粒由枝状晶到等轴晶,组织性能良好;冷搭接熔覆区显微硬度分布较均匀,与基体相比提高约3倍。多道激光熔覆采用冷搭接方法,所得到的熔覆层组织和性能较好。     

关于钩缓装置激光修复的工艺参数的研究

本文利用Laserline LDF4000-100型激光器在40Cr钢板上制备8620合金涂层,以熔覆层截面形貌质量作为指标,优化工艺参数,并研究了工艺参数对显微硬度的影响。结果表明,当采用激光功率2500W、扫描速度650mm/min、送粉率8%作为工艺参数进行单道熔覆时,可以获得结合强度较高、表面成型良好的熔覆层;当采用激光功率2500W、扫描速度650mm/min、送粉率8%、搭接率60%作为工艺参数进行多道熔覆时,可以获得焊道熔深合适、熔合良好的熔覆层。在一定参数范围内,激光功率增加可以导致熔覆层显微硬度下降,而扫描速度和送粉率增加则可以增加熔覆层显微硬度。     

影响激光熔覆层品质的主要因素分析

从熔覆层表面形貌和稀释率两个评判依据出发 ,简要阐述了影响激光熔覆层品质的主要因素 :激光功率、光斑形状和尺寸、基体材料、涂层材料和搭接率 ,并由此提出了相应的改善措施 ,以期提高熔覆层品质     

45钢表面激光熔覆Fe基粉末实验研究

利用Fe基合金粉末在45号钢表面进行激光熔覆实验,通过对不同工艺参数下的熔覆层宏观外貌、表面硬度、金相组织和显微硬度进行对比分析发现,当工艺参数为:激光功率800W、扫描速度2mm/s、送粉电压12V、搭接率28.5%时,得到的熔覆层表面比较均匀平整光滑,熔覆层组织主要为晶粒尺寸细小均匀的等轴晶,其组织性能较好,熔覆层及界面处无裂纹和气孔出现,基体与熔覆层之间出现了较为明显的白亮层说明两者冶金结合比较牢固,熔覆层显微硬度分布比较均匀并且与基体相比提高了一倍,其表面机械性能得到提升,在工业生产中有着较高的研究应用价值和广阔的发展前景。     

激光熔覆Al和微量Al_2O_3对提高AZ91D镁合金表面性能的研究

为了提高AZ91D镁合金表面性能,实验利用5 kW横流CO2激光器在AZ91D镁合金表面熔覆了Al+微量Al2O3涂层(Al2O3的质量分数分别为2%,3%,4%,Al和Al2O3的粒度均为300目),使用激光的功率分别为1.9kW,1.5 kW,1.7 kW,扫描速率为7 mm/s,对不同激光工艺参数下获得的熔覆层组织进行了观察,用扫描电镜(SEM)对熔覆层进行了微观分析,并测试了熔覆层的显微硬度和耐磨性能。实验结果表明:当激光功率为1.7 kW~1.9 kW,扫描速率为7 mm/s时,熔覆层的显微硬度最高达320HV0.2是基体的80HV0.2的4倍,耐磨性比基体明显提高了。     

Ni/Wc粉末单道熔覆层宏观形貌的实验研究

为了研究在Cr12MoV基体表面上进行单道激光熔覆75％Ni60+25％Wc过程中激光能量密度和粉末面密度对熔覆层宏观形貌影响.设计以送粉电压、激光功率和扫描速度为主要因素的正交实验.以熔覆层的宽度和高度的比值、最大熔覆厚度和稀释率作为检测熔覆层宏观形貌的评价指标,采用直观分析法和方差分析法对实验数据进行处理.实验结果表明:在一定工艺参数范围内,当激光能量密度在(100～300)J/mm2且粉末面密度在(50～150)g/mm2的区间内,激光能量密度与粉末面密度的比值达到(1.5～2.0)之间时,可以得到宏观形貌较好的单道熔覆层;熔覆层的宽高比随着粉末面密度的增大而减小,熔覆层的极限厚度随着粉末面密度的增大而逐渐增大,稀释率随着激光能量密度与粉末面密度的比值增大而减小;通过设定边界条件找寻最佳工艺参数组合:激光功率1500(W),扫描速度3(mm·s-1),送粉电压8(V).为Cr12MoV冷冲模具修复工艺提供数据参考.     

AlSi7Mg铝合金表面激光熔覆WC增强镍基合金熔覆层的组织与性能

在AlSi7Mg铝合金表面制备单道和多道WC增强镍基合金激光熔覆层,研究了熔覆层的显微组织、物相组成、稀释率和显微硬度.结果表明:当激光扫描速度由3.3 mm·s-1增至6.0 mm·s-1时,单道激光熔覆层中的气孔和裂纹变少;在扫描速度4.6 mm·s-1、光斑直径1.0 mm、搭接率20％条件下,多道熔覆层中WC颗粒主要分布在熔覆区与过渡区界面处,裂纹和气孔分别位于搭接处和熔覆层底部;第1道熔覆层及最后1道(第5道)熔覆层的稀释率比第2～4道的高约10％;WC增强镍基合金熔覆层中生成了AlNi、Al3 Ni、M7 C3、M23 C3等析出相,其平均稀释率约45％,显微硬度约1100 HV.     

工艺参数对铁基激光熔覆层组织和耐磨性的影响

采用激光熔覆技术在45钢表面制备铁基合金涂层,分析研究了在一定工艺参数范围内,熔覆区和结合区微观组织变化规律,摩擦磨损性的变化规律。结果表明:激光功率和扫描速度对熔覆层组织和耐磨性有规律性的影响,最终确定p=2.5 kW、v=3 mm/s~4 mm/s为优选工艺参数。     

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...     

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。     

基于正交试验设计的45钢激光表面强化工艺优化

利用激光表面重熔强化技术对45钢表面进行重熔处理,以显微硬度和磨损率为考察指标,采用正交试验方法考察激光功率、扫描速度、光斑直径和脉宽4个参数对45钢表面综合性能的影响。结果表明:4个参数对45钢表面综合性能的影响作用由主到次的顺序依次为激光功率、光斑直径、扫描速度、脉宽;最优的激光表面强化工艺参数为激光功率650 W,扫描速度100 mm/min,光斑直径4 mm,脉宽2.4 ms。利用硬度测试仪和摩擦磨损试验机,对采用最优的激光表面强化工艺参数制备的试样的显微硬度和磨损率进行测试,结果表明:采用优化参数制备的试样的激光强化层硬度值分布较为均匀,且硬度值也较高,且与优化前试样相比磨损率明显降低;优化前试样磨损机制为疲劳磨损、磨粒磨损、黏着磨损,优化后试样磨损表面仅有一些微小的划痕,耐磨性能明显改善。     

9SiCr表面激光熔覆合金/20MnSiV磨损性能研究

采用Ni合金和Co合金对9SiCr工具钢表面进行激光熔覆，并将熔覆层与20MnSiV配副在干摩擦和油润滑条件下进行磨损试验。采用扫描电子显微镜对磨损表面形貌进行分析，发现油润滑条件下二者的耐磨性有很大提高，其磨损形式主要是磨粒磨损。Ni合金熔覆层与20MnSiV配副时磨损相对较小。     

Erosion wear behavior of laser clad surfaces of low carbon austenitic steel

Austenitic steel surfaces are laser cladded using a 4 kW continuous wave CO₂ laser with coaxial powder feeding nozzle to investigate the improvement in slurry erosion characteristics. Colmonoy-6 and Inconel-625 are cladded on AISI 316L steel and AISI 304L steel, respectively by laser cladding. Initially, single-pass clad track is overlaid to optimize the laser processing parameters, namely scanning speed and powder feed rate to obtained a sound clad. Minimum cracks, porosity and distortion were found at scanning speed of 0.1 m/min and powder feed rate of 12 g/min. For these parameters, the dilution was 17.33% for Colmonoy-6 and 40% for Inconel-625. To clad large surface area, the optimized laser processing parameters were used to deposit the clad tracks with 60% overlap. Maximum surface hardness of 746 VHN is obtained in case of Colmonoy-6 clad on AISI 316L steel and is 352 VHN in case of Inconel-625 clad on AISI 304L steel. EDAX analysis shows higher degree of mixing of substrate material in the clad pool of Inconel-625 than Colmonoy-6. The results of slurry erosion test of Colmonoy-6 clad surface have shown improvement in erosion resistance of the order of 1.75–4.5 times of the substrate AISI 316L steel at all impact angles and the maximum wear angle has also increased which can be attributed to the increase in the surface hardness. However, Inconel-625 laser clad surface has shown little improvement in erosion resistance of the substrate AISI 304L steel at shallow impact angles with no significant improvement at normal impact condition. The SEM micrographs of worn out Colmonoy-6 clad surfaces at shallow impact angles show that the material is removed mainly by micro-cutting which increases with increase in the impact angle.     

激光熔覆合金表面耐磨性试验研究

使用CO2激光器对45#钢表面进行Co基和Ni基合金熔覆处理。利用销盘式摩擦试验机对激光熔覆表面进行摩擦磨损试验,研究干摩擦和润滑条件下磨损机理。Ni合金熔覆层比Co基耐磨性要好。润滑条件下,两种合金的耐磨性比干摩擦都得到很大提高。     

Dissimilar metal laser spot joining of steel to aluminium in conduction mode

Dissimilar joining of thin (～1 mm) 6111-T4 aluminium alloy and DC04 uncoated low carbon steel used in automobile structures was carried out using laser spot joining in conduction mode. Two sets of experiments were carried out, using copper and aluminium backing bars, respectively. The welds were produced in overlap configuration with steel on the top. The steel surface was irradiated by the laser, and the heat was conducted through the steel into the aluminium. Temperature at the interface was controlled using the fundamental laser energy parameters so that aluminium melts and wets the steel surface. Reaction between the two metallic alloys resulted in the formation of intermetallic compounds (IMC). The formation pattern of IMC was dependent on the temperature profile and the distribution across the interface and was thicker in the centre of the weld and thinner near the edges. The stoichiometry of the IMC formed was varied across the layer and was principally composed of two different layers of Fe₂Al₅ and FeAl₃. Micro hardness tests were carried out to characterise the IMC layer. Mechanical shear tensile tests showed a maximum joint shear strength of up to 68 % of the shear strength of the aluminium alloy.     

NAK80模具钢表面激光熔覆钴基合金涂层的组织和摩擦磨损性能

采用激光熔覆方法在NAK80模具钢表面制备钴基合金熔覆层,用扫描电镜、X射线衍射仪分析了熔覆层的显微组织,通过干滑动摩擦试验研究了熔覆层的摩擦磨损性能,分析了其磨损机制,并用三维表面形貌仪观察磨损试样的表面形貌。结果表明:熔覆层的主要组成相为Cr23C6、Co3Mo2Si、MoC、FeCr和γ-Co;熔覆层由涂层与基体界面处的平面晶区、涂层中部的胞状树枝晶区和表层的网状等轴晶粒区组成;经激光熔覆处理后的NAK80模具钢表面硬度和耐磨性得到了显著改善,与NAK80模具钢相比,熔覆层表面的平均摩擦因数降低了约34%,比磨损率下降了约91.3%;熔覆层的磨损机制为粘着磨损和轻微的显微切削。