等离子喷涂和激光熔覆热障涂层隔热性能比较

采用多种方法制备不同类型的Al2O3-13％TiO2热障涂层,即等离子喷涂常规涂层、纳米结构涂层及激光熔覆纳米结构涂层．在分析三类涂层微观组织的基础上,对其隔热性能进行了比较．结果表明,即等离子喷涂常规陶瓷涂层呈典型的层状堆积特征,纳米结构涂层都为特殊的两相结构,其中部分熔化区由类似的残留纳米粒子组成,等离子喷涂纳米结构涂层的完全熔化区为片层状结构,而相应的激光熔覆涂层的完全熔化区则为细小等轴晶．在相同条件下,等离子喷涂纳米结构热障涂层具有最好的隔热性能,而激光熔覆纳米结构涂层的隔热性能要好于等离子喷涂常规涂层．     

激光熔覆Al_2O_3–13%TiO_2陶瓷涂层的界面特征(英文)

利用高频辅助激光熔覆技术在镍基合金上制备Al2O3-13%TiO2(质量分数)陶瓷涂层。采用SEM、XRD和EDS等方法分析陶瓷涂层的微观结构和陶瓷层与粘结层之间的结合界面。结果表明:陶瓷层出现了完全熔化区和液相烧结区双层结构,其中,完全熔化区颗粒充分烧结长大,而液相烧结区则出现了三维网状结构,该三维网状结构由熔化的TiO2相包裹Al2O3颗粒形成。通过激光熔覆作用下的粉末熔化和扁平化行为解释双层结构形成机理。同时,在陶瓷层与粘结层的结合界面上发现具有尖晶石结构的NiAl2O4和针状结构的Cr2O3,证明在激光熔覆过程中发生的化学反应可以有效增加陶瓷层与粘结层的结合强度。     

钛合金表面直接激光熔覆Al2O3-13%TiO2涂层互熔稀释特性

采用同轴送粉激光熔覆技术,在Ti-6Al-4V合金表面进行Al2O3-13%TiO2(质量分数,下同)涂层的直接熔覆实验。利用光学显微镜(OM)和电子探针显微分析仪(EMPA)分析单道熔覆试样的互熔稀释特征、显微组织及成分分布情况。结果表明:熔覆过程容易形成熔覆道边缘以陶瓷对基体的稀释为主,而中部以重熔基体对陶瓷层的稀释为主的互熔稀释区(DZ);DZ区中部重熔金属内分布有较多的陶瓷颗粒,且陶瓷颗粒聚集处容易产生裂纹。采用单因素法优化工艺参数控制互熔稀释区的大小,可以获得互熔稀释较弱、无明显裂纹的Al2O3-13%TiO2陶瓷熔覆试样。     

快速激光熔覆Ni/不锈钢堆焊层组织及耐蚀性能研究

目的提高CT90钢耐腐蚀性能的同时,大幅度提升激光熔覆效率。方法用快速激光熔覆在CT90连续油管表面堆焊一层Ni/不锈钢涂层。用扫描电子显微镜(SEM)及能谱(EDS)研究涂层组织结构特征,用电化学工作站测试涂层耐全面腐蚀和点蚀的能力,通过SEM分析试样表面腐蚀形貌。结果一次扫描后,CT90连续油管表面制备了一层约200μm厚的316L/Ni堆焊层,堆焊层由约50μm厚的扩散区与150μm厚的涂层区组成。堆焊层致密程度较高,其孔隙率仅约为0.4%,稀释率约为1.7%。熔覆层晶粒主要以柱状晶的方式垂直于熔覆层/基体界面生长,表面存在少量等轴晶区和板条形貌的晶粒。与涂层区晶粒内部相比,涂层区晶界处的Cr含量降低约1.2%。熔覆316L/Ni堆焊层后,CT90连续油管的自腐蚀电位升高约0.55 V,自腐蚀电流密度降低约95%,点蚀电位约为0.34 V。电化学测试后,CT90试样表面腐蚀严重,而熔覆层大部分区域仍保持测试前形态,少量区域发生局部腐蚀,腐蚀区域呈现蜂窝形貌。结论快速激光熔覆在保证熔覆层低孔隙率、高致密度、低稀释的同时,还显著提升了激光熔覆的生产效率。涂层能够显著提升CT90钢耐全面腐蚀及局部腐蚀的能力,使得CT90钢的腐蚀形式发生变化。     

纳米Y2O3-Co基合金激光熔覆复合涂层的分析

采用纳米Y2O3和Co基合金粉末,并利用激光表面熔覆技术和堆焊技术在Ni基合金基体上制备了纳米Y2O3-Co基合金复合涂层.运用扫描电镜(SEM)等测试方法,研究了复合涂层的显微组织和显微硬度,通过磨损试验和腐蚀试验分析了激光熔覆涂层和单一堆焊层的耐磨性和耐蚀性.结果表明,激光熔覆层显微组织由熔合区、细等轴状枝晶区及粗枝晶区构成;激光熔覆层的显微硬度由堆焊层的512.8 HV提高到868.9HV;激光熔覆层的耐磨性提高了51.2倍,40 min磨损量由堆焊层的25.6 mg降低到激光熔覆层的0.5 mg;激光熔覆层在10%HCl、10% HNO3和10% NaOH中的耐腐蚀性均比堆焊表面有明显改善.     

激光熔覆纳米Al_2O_3增强等离子Al_2O_3+13%TiO_2复合陶瓷涂层的组织结构及磨损性能

在45钢的Al_2O_3+13%TiO_2等离子涂层上进行了纳米Al_2O_3的激光熔覆试验,对制备的纳米复合陶瓷涂层进行了磨损性能测试与组织结构分析。试验表明:由于纳米材料的大量渗入与激光的双重作用,涂层原有的疏松、裂纹等缺陷得到极大改善,致密度极大提高,力学性能得到显著改善。磨损试验中,纳米涂层材料的去除持续、均匀,无脆断现象,磨损状况良好。     

超高速激光熔覆低稀释率金属涂层微观组织及性能

新兴的超高速激光熔覆技术通过对熔覆头的精巧设计,可实现激光、粉末路径最佳耦合,使粉末在飞行空间熔化且基体表面仅形成微溶池,在保证冶金结合的同时,大幅提高熔覆效率及粉末利用率,可制备厚度<100 μm、稀释率< 5%的均匀薄涂层。 为进一步探索超高速激光熔覆涂层组织结构特点,扩展其应用范围,探讨了低功率下 4 种典型涂层的微观结构及性能。 结果表明:超高速激光熔覆可制备 120 ~ 500 μm,无气孔、裂纹的高质量涂层;涂层组织致密,结合区多为粗大柱状晶,表层区以细晶为主;基体熔化区可低至数微米,稀释率可低至 1%。 其中,镍基碳化钨涂层、铝合金耐磨涂层硬度明显高于基体;钛合金阻燃涂层在激光烧蚀后,烧蚀坑深度降低,热影响区减小;高熵合金阻扩散涂层预氧化后形成以 Al₂O₃ 为主的微米厚氧化膜,在上述涂层作用下,基体性能均得到提升。     

激光熔覆纳米Al2O3增强等离子Al2O3+13%TiO2复合陶瓷涂层的组织结构及磨损性能

在45钢的Al2O3＋13％TiO2等离子涂层上进行了纳米Al2O3的激光熔覆试验，对制备的纳米复合陶瓷涂层进行了磨损性能测试与组织结构分析。试验表明：由于纳米材料的大量渗入与激光的双重作用．涂层原有的疏松、裂纹等缺陷得到极大改善，致密度极大提高，力学性能得到显著改善。磨损试验中，纳米涂层材料的去除持续、均匀，无脆断现象，磨损状况良好。     

激光熔覆涂层增韧改性方法的研究进展

激光熔覆涂层能够改善金属表面性能,实现表面强化,然而常发现由于涂层韧性降低,涂层表面出现裂纹缺陷问题。概述了激光熔覆涂层由于韧性降低造成裂纹的原因,包括温度梯度差引起的内应力、激光熔覆层中的应力集中以及熔覆层中的微小气孔等。同时归纳了影响激光熔覆层韧性的因素,包括熔覆材料的选择、激光熔覆工艺参数的设定以及熔覆材料的热处理方式等。在此基础上,重点阐述了近年来改善激光熔覆涂层裂纹缺陷问题的进展,并从中寻找增强激光熔覆涂层韧性的方法,包括在熔覆粉体中加入复合陶瓷增强相和稀土元素粉末等改变熔覆粉体组成、在基体与熔覆层之间增加过渡层、改变激光熔覆功率和扫描速率以及光斑直径等工艺参数、对熔覆前基体的预热和熔覆后涂层的热处理、外加超声振动和电磁场以及超声振动与电磁场的耦合等能场辅助等。针对各种增强激光熔覆涂层韧性方法的不足,探讨今后激光熔覆涂层增韧改性方法的研究前景。     

钢基表面单道激光熔覆Fe3Al金属间化合物的研究

以纯Fe3Al粉末为原料,采用同步送粉式激光熔覆工艺在低碳钢基体表面合成Fe3Al金属间化合物.利用金相显微镜、扫描电镜与X衍射实验方法对熔覆合金层、合金层与钢基体的结合界面等进行了显微组织与相结构的分析.结果表明,激光熔覆功率对合金层品质有较大影响,本实验在2 kW激光熔覆功率条件下获得了致密、无肉眼可见气孔、夹杂、裂纹等缺陷的熔覆层,熔覆表面有一定起伏的合金层,合金层与基体间完全冶金结合;熔覆合金层主要由单相Fe3Al构成,熔覆层组织为细小等轴状晶粒,等轴晶内部由大量更为细小的条状Fe3Al晶粒构成.     

激光重熔对材料表面激光熔覆层的影响

熔覆层中的裂纹是激光熔覆技术应用的主要障碍。为了提高熔覆层的性能,抑制裂纹扩展,采用CO2激光器在45钢表面激光熔覆了Ni25合金粉末,然后采用不同工艺参数对熔覆层进行激光重熔处理研究。实验结果表明,激光重熔能够减少熔覆层中的裂纹和气孔,使熔覆层表面变的平整,颗粒状组织消失。较慢的激光扫描速度更有利于降低熔覆层的残余应力,减少缺陷。激光重熔后材料表面的显微硬度有所降低。研究结果对激光熔覆技术的应用具有实用价值。     

激光熔覆高铬铁基合金的组织形成机制及对显微硬度的影响

采用2 kW光纤碟片激光器在3Cr13不锈钢刀具表面进行同轴送粉激光熔覆高铬铁基合金,以提高刀刃的硬度.通过SEM,EDS,EPMA,XRD分析了熔覆层的显微组织及相组成,采用显微硬度仪进行了硬度测试.结果表明,在凝固的过程中,成分过冷和散热速度的不同,组织大致分为枝晶区、细晶共晶区、粗晶区三个区域,各区域内均分布有（Fe,Cr）₇C₃,可增加熔覆层的硬度和耐磨性.由于各区域内晶粒的大小不同,使得熔覆层内硬度呈阶梯分布.Ni元素的加入,促进熔覆层中基体奥氏体化,在刀具使用过程中可对高硬度的碳化物起韧性缓冲作用,从而保证了熔覆层的综合力学性能.     

激光熔覆颗粒增强金属基复合材料涂层强化机制

选用优化的激光工艺参数,利用激光熔覆工艺在中碳钢表面原位合成硬质陶瓷颗粒增强金属基复合材料涂层,涂层熔覆质量良好。涂层是由粘结金属基体和弥散分布于其中的稳定和亚稳定硬质颗粒增强相组成。激光熔覆涂层相对于中碳钢基体强化效果显著。对熔覆涂层的显微分析表明：涂层中存在细晶强化、硬质颗粒弥散强化、固溶强化和位错堆积强化等强化机制。     

激光熔覆工艺与粉末对覆层开裂行为的影响

在高参数阀门零件密封面上进行厚覆层激光熔覆时,发现覆层裂纹是主要的质量缺陷,讨论了熔覆工艺,覆层材料地激光熔覆层开裂行为的影响。     

低碳钢表面激光熔覆层与热喷涂层组织与性能对比

利用CO2激光器在Q235低碳钢表面激光熔覆了Ni25合金涂层。用扫描电镜、显微硬度计对熔覆层的微观组织、显微硬度进行了测定与分析。结果表明：激光熔覆层质量良好,基本无裂纹、气孔等缺陷,覆层中存在着大量的树枝晶,与基体之间为冶金结合,结合强度高;而热喷涂层质量不好,存在明显的孔洞和间隙,与基体之间为机械结合,结合力微弱;经过激光重熔之后覆层的硬度明显高于喷涂层的硬度,且2种覆层的硬度均比基体的硬度要高。     

激光熔覆耐磨涂层的研究进展

介绍了以镍基、钴基合金为主的激光熔覆耐磨涂层的研究进展，分析了熔覆层开裂等问题。目前激光熔覆工艺研究较为活跃，而对其加热、凝固过程的相变动力学、热力学、扩散过程和界面行为以及熔覆层显微组织、相结构的研究相对较弱；对熔覆层开裂问题的研究多集中在工艺参数和凝固组织特征上，要彻底解决熔覆层开裂问题，应从微观角度入手，分析熔覆层显微组织结构和相组成对熔覆层裂纹的影响。     

钛合金表面激光熔覆陶瓷涂层的研究进展

针对钛合金在实际应用过程中存在硬度低、耐磨性差、高温易氧化以及生物活性低等问题,国内外学者利用陶瓷材料较高的硬度、优异的耐磨性和高温抗氧化性能的特点,以及激光熔覆技术可以实现涂层与基材的冶金结合,较高的冷却速率使涂层内部晶粒得到细化的优势,开展了钛合金表面激光熔覆陶瓷涂层的广泛研究。首先简要概括了钛合金表面激光熔覆陶瓷材料的特点,介绍了在激光熔覆过程中常见的陶瓷材料以及所具备的特殊性能。从陶瓷涂层制备方式和陶瓷材料体现的功能两个方面,综述了国内外的研究特点、现状和进展。对比分析了激光制备纯陶瓷涂层、激光制备陶瓷与金属合金复合涂层、激光原位合成陶瓷复合涂层、激光制备陶瓷梯度涂层的优缺点。介绍了在钛合金表面激光熔覆耐磨涂层、高温抗氧化涂层、耐蚀涂层和生物涂层的进展,分析了陶瓷材料在提高相关性能时所发挥的作用。最后针对钛合金表面激光熔覆陶瓷材料存在的问题,对钛合金表面激光熔覆陶瓷涂层未来的发展趋势进行了讨论与展望。     

钛合金表面直接激光熔覆Al2O3-13%TiO2涂层互熔稀释特性

运用固体与分子经验电子理论(EET),对Nb、Ti、V3种不同Fe-M-C合金系fcc铁基体(α)、析出的B1型碳化物(ξ)和α/ξ共格界面区(σ)各晶胞价电子结构进行了计算;在此基础上,通过共价键能将EET与离散点阵平面/最近邻断键(DLP/NNBB)模型结合,对以上3种不同合金系的B1型碳化物与bcc铁基体共格界面能进行了理论计算与分析.计算结果表明,合金元素在α/ξ界面区产生偏聚作用,增强了共价键络,产生了固溶强化作用;随着含碳量的增加,C-M偏聚作用增强,界面能逐渐增大;α/ξ共格界面能随温度增加而略有下降,变化范围为1.10～1.45 J/m2,与相关文献所得结果一致,Fe-Nb-C合金系α/ξ共格界面能随温度下降最快;Fe-Nb-C合金系α/ξ共格界面能最大,故Nb 元素对相变过程晶粒细化效果最好;随着合金元素含量的增加,固溶于铁基体和界面区的含碳量减少,偏聚作用减小,α/ξ共格界面能缓慢下降.     

TC4钛合金表面激光熔覆法制备Y_2O_3颗粒增强Ni/TiC复合涂层

采用激光熔覆法在TC4钛合金表面原位制备Y2O3颗粒增强Ni/TiC复合涂层,研究涂层的相组成、微结构、成分分布及性能。结果表明,复合涂层内的微结构和成分在深度方向具有分层现象,这主要是由激光熔覆过程的快速熔凝和冷却过程所致。在激光熔覆过程中,TiC粉末完全熔化并在凝固过程中析出为细小枝晶,这些TiC枝晶的尺寸随着深度的增加而减小,而Y2O3颗粒则分布在整个重熔层中。Y2O3颗粒增强Ni/TiC复合涂层具有较均匀的硬度,其最高值约为HV1380,比基体高4倍以上。由于复合涂层具有高的硬度,钛合金经过激光熔覆后其耐磨性得到大幅度提高。