TiAl合金表面激光重熔纳米陶瓷涂层热腐蚀性能

为了进一步提高TiAl合金的耐热腐蚀性能,分别采用等离子喷涂和等离子喷涂-激光重熔复合工艺在TiAl合金表面制备了纳米A12O3-13%TiO2(质量分数)陶瓷涂层.研究了两种涂层在850'C下75%Na2SO4+25%NaCl(质量分数)熔融盐中的热腐蚀行为,用扫描电子显微镜(SEM)和x射线衍射仪(XRD)对腐蚀后试样的微观组织以及物相进行了分析,并讨论了激光重熔处理对涂层耐热腐蚀性能的影响.结果表明,等离子喷涂陶瓷涂层的腐蚀情况较为严重,经过激光重熔后可以有效提高其耐热腐蚀性能.激光重熔试样具有较高抗热腐蚀性能的原因是:一方面激光重熔消除了喷涂层的层状结构和大部分孔隙,形成了均匀致密的重熔层,减少了热腐蚀过程中的腐蚀扩散通道;另一方面归因于激光重熔使亚稳相γ-Al2O3转变为稳定相α-Al2O3.     

TiAl基合金表面激光重熔MCrAlY涂层组织结构及抗氧化性

采用等离子喷涂工艺在TiAl基合金表面制备NiCoCrAl-Y2O3涂层.并用激光重熔工艺对涂层进行处理.用SEM、XRD对激光重熔前后的试样进行检测,分析了涂层的微观组织结构以及物相成分组成,同时对涂层进行高温氧化试验.结果表明,等离子喷涂后的涂层组织较致密,但仍存在孔洞等缺陷.激光重熔后涂层的组织结构进一步均匀、致密,晶粒得到细化.激光重熔过程中,涂层中Al元素上浮,并部分氧化生成Al2O3相.这两方面均可有效"阻碍"氧离子向内扩散和金属阳离子向外扩散,使重熔后涂层的高温抗氧化性能得到较大地改善.     

TiAl合金表面多道搭接激光重熔温度场数值模拟

为了研究多道搭接对激光重熔等离子喷涂NiCoCrAl-Y2O3涂层熔化的影响,根据激光重熔的特点,采用ANSYS有限元软件的参数化设计语言,在已有的单道激光重熔温度场模型基础上,建立了TiAl合金表面多道搭接激光重熔连续移动三维温度场有限元模型.温度场的分析结果表明:由于激光扫描的热积累效应,重熔过程中试样的温度越来越高,熔池也越来越大,各扫描道之间存在明显的差异,因此不能获得熔化均匀且稀释率小的高质量重熔层.采用逐道减小激光功率或增大扫描速度的策略可以获得大体相同的各扫描道熔池;采用预热试样法同样可以有效地减轻各扫描道之间熔池的差异.     

钛合金表面激光重熔等离子喷涂MCrAlY涂层温度场数值模拟

根据激光重熔的特点,考虑了材料热物性参数、换热系数、相变潜热随温度变化的因素,应用ANSYS的参数化设计语言建立了TC4钛合金表面激光重熔等离子喷涂NiCoCrAl-Y2O3涂层连续移动三维温度场有限元模型,并分析了激光功率和扫描速度对温度场的影响.结果表明与激光功率相比,激光扫描速度对试样温度场的影响较小.实验结果较好地验证了模拟结果,表明所建立的温度场计算模型是正确和可靠的.通过该计算模型,可以掌握激光重熔过程加热和冷却规律,为制备高性能的MCrAlY涂层优化工艺参数提供依据.     

激光重熔NiCrBSi+TiN复合涂层及界面组织

在Ti4Al1V合金表面上进行了激光重熔NiCrBSi-TiN涂层试验，利用扫描电镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）等手段对熔覆层的组织进行了分析。探讨了TiN的行为及其对组织的影响，测试了熔覆层显微硬度。结果表明，熔覆层由（Cr-Ni-Fe),TiN，NiB，Cr2Ti，Ti2Ni等相组成。在激光重熔过程中TiN颗粒发生了大量的分解，部分分解而来的[Ti],[N]参与熔池冶金反应，[Ti]与NiCrBSi粉末中的Ni,Cr元素发生反应形成Cr2Ti,Ti2Ni金属间化合物，而[N]在冷却时又以TiN,TiN0.3,TiN0.9三种形式在不同部位原位析出，在结合区与热影响区之间有5-6μm的扩散层，Ni元素在扩散层内有明显的浓度梯度。     

等离子喷涂Al2O3+13wt%TiO2陶瓷涂层的 激光重熔处理

本文用Ｘ射线衍射、扫描电镜和显微硬度研究了等离子喷涂Ａｌ２Ｏ３＋１３ｗｔ％ＴｉＯ２陶瓷涂层激光重熔处理后陶瓷熔化层的组织结构及硬度变化特征。激光重熔区亚稳相Ｙ－Ａｌ２Ｏ３转变成为稳定相α－Ａｌ２Ｏ３：ＴｉＯ２与Ａｌ２Ｏ３反应生成ＴｉＡｌ２Ｏ３陶瓷熔化层致密,无孔隙、少裂纹或无裂纹;熔化层硬度有较大提高,且随激光能量密度的增大而增大,而涂层设计对其影响很小。此外,激光重熔能极大地提高陶瓷的涂层的耐磨     

镁合金表面激光熔覆Al2O3陶瓷涂层组织分析及数值模拟

本文采用激光重熔等离子涂层的方法在AZ91HP镁合金上制备Al2O3陶瓷涂层,在实验和理论基础上利用有限差分方法对激光重熔过程中的温度场进行模拟.研究结果表明,在激光作用下,相应于不同的温度范围涂层形成了熔凝区(柱状晶)、烧结区(团絮状组织)和残留等离子区(层状结构).与激光功率相比,激光扫描速度对涂层温度分布影响较大.     

TiAl合金表面激光重熔等离子喷涂MCrAlY涂层热力耦合有限元分析

根据激光重熔的特点,采用ANSYS有限元软件中的间接热力耦合方法,建立了TiAl合金表面激光重熔等离子喷涂NiCoCrAl-Y2O3涂层热力耦合有限元模型,对激光重熔温度场和应力场进行了分析.通过该计算模型,可以掌握激光重熔以及冷却过程中温度场和应力场随时间的变化规律.在温度场和应力场分析的基础上,讨论了激光重熔层中裂纹形成的机理及影响因素,并提出了一些解决重熔层裂纹产生的主要方法.     

连续激光表面重熔平面—非平面系合金的数值模拟

本文对连续激光表面重熔铝硅、铁碳合金温度场的变化,及快速凝固的微观组织形态的演绎进行了数值模拟,以期通过对这两种典型的f-nf系合金的研究,得到f-nf系合金在激光表面重熔下微观组织形态演绎的共同特征。数学模型在能量平衡方程的基础上,考虑到激光束空间Gauss分布特性,计算了物体表面温度场三维分布,在此基础上结合枝晶分布KGT模型以及共晶分布经修正的TMK模型,建立起一个完整的从激光重熔到共晶生长的计算模型。利用此模型模拟计算了f-nf合金激光重熔后,快速凝固的微观组织的共晶生长的范围。     

工艺参数对激光重熔等离子喷涂Ni基WC复合涂层影响

采用激光重熔工艺对等离子喷涂预置Ni基WC复合涂层进行处理,研究了激光工艺参数对涂层微观组织和性能的影响。用扫描电镜(SEM)、显微硬度计和球-盘式摩擦磨损机分析了涂层微观结构、显微硬度和高温摩擦磨损特性。结果表明,激光重熔消除了等离子喷涂层的片层状结构、孔隙等缺陷,涂层致密性提高;随着激光功率的增加,WC颗粒烧损和溶解增多,同时涂层稀释率变大;激光重熔处理后涂层的显微硬度和磨损性能显著高于原等离子喷涂层,但激光功率对其有较大的影响,工艺参数的合理选择有利于WC颗粒适当熔化,从而在涂层中保留较高比例的硬质相,同时使WC颗粒与Ni基体的结合较强,达到较高的显微硬度和耐磨性能。     

激光表面熔凝温度场的二维数值模型

建立了激光表面快速熔凝条件下温度场的二维数值模型,并利用有限差分法对Cu-Mn合金在激光表面快速熔凝条件下的温度场进行了计算。计算结果表明该模型能准确描述激光表面快速凝固条件下熔池的温度场信息,而且在保证计算精度的条件下简化了计算(相对于三维)。计算结果与实验结果相吻合。     

激光重熔对Fe-C合金快速凝固共晶生长的数值模拟

本文通过数值模拟，计算出了Ｆｅ－Ｃ合金的共晶共生区，并以此作为实际加工中激光处理参数优化选择的手段。数学模型从计算物体表面温度场三维分布入手，考虑到激光空间Ｇａｕｓｓ分布特性，得到物体表面温度梯度分布。结合枝晶分布ＫＧＴ模型以及共晶分布经修正的ＴＭＫ模型，得到一个完整的从激光重熔到共晶生长的计算模型，并计算了微观结构和共晶生长的范围。     

脉冲激光钼表面氮化处理温度场的数值模拟

本文用有限差分法对金属钼表面脉冲激光生成氮化钼薄膜过程的温度场进行了三维数值模拟计算,计算模型在能量平衡方程的基础上,将入射的脉冲激光在时间与空间上的分布以Gauss分布考虑,同时考虑工件尺寸、工件材料热物理性质及对流辐射造成的表面热损失等对温度场的影响,此外还从理论上计算了激光脉冲在脉冲宽度加宽后的温度场变化,分析了利用长脉冲激光进行材料表面相变硬化和激光重熔的可行性。     

脉冲Nd：YAG激光表面熔凝流场与热场的数值模拟

以合金相交多区域统一模型为基础，利用数值模拟方法，对脉冲Ｎｄ：ＹＡＧ激光表面熔凝过程的非稳态温度场和熔区内的流场进行了理论分析。能量方程求解中考虑了固液相变潜热的吸收与释放；合金元素气化热损失、自然对流与辐射热损失；动量方程求解中考虑了热表面张力与浮力联合驱动流。结合实验条件计算了１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ不锈钢在低频脉冲熔凝情况下熔区的形状和尺寸，并与实验解剖进行了比较。结果表明，在占空比较小时，系列脉冲中每一脉冲形成的表面熔区形状和尺寸可用定点轴对称脉冲模型很好地近似。     

激光重熔对TC4钛合金表面激光原位熔覆层微观组织与性能的影响

为了进一步提高激光原位熔覆层的质量,利用激光重熔方法对TC4钛合金表面激光原位熔覆层进行了处理。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和显微硬度计分别对比研究了熔层的显微组织、相分布和显微硬度。结果表明,适当工艺参数的激光重熔处理可以消除位于原位熔覆层底部的大气孔,可以使熔层中的陶瓷相分布更均匀,从而提高熔层的组织致密性;激光重熔处理后熔层硬度值的梯度变化减弱,熔层的平均显微硬度与质量的稳定性均得到提高。     

镁合金表面激光熔覆Cu-Zr-Al非晶复合涂层

采用激光熔覆技术在镁合金表面制备了Cu-Zr-Al非晶复合涂层。研究结果表明,非晶复合涂层主要是由非晶及Cu10Zr7和Cu8Zr3相构成,其中非晶相的摩尔分数约为60%。涂层结合区与基体之间的结合形态为非平直晶面型;热影响区由细小的α-Mg -βMg17Al12过饱和固溶体构成;由于高的铝含量增加了热影响区应力腐蚀敏感性,致使在金相腐蚀时其内部局部区域及与熔覆层结合处产生裂纹。在非晶相和金属间化合物复合作用下,复合涂层具有高的硬度、弹性模量、耐磨性和耐蚀性。