铝合金表面激光熔覆原位自生TiB颗粒增强耐磨涂层的研究

在铝合金LY12表面激光表面熔覆原位自生TiB颗粒增强耐磨涂层。采用SEM、TEM和XRD对涂层的显微组织和物相组成进行观察分析。激光熔覆Al-Ti—Fe-B复合涂层相组成为α-Al，TiB，Al3Ti以及Al3Fe。熔覆涂层的显微硬度随着涂层中TiB含量的增加而明显增加，涂层最高硬度可达900HV0．2。磨损试验结果显示，熔覆涂层的磨损失重随TiB含量的增加而减少。通过对试样的磨损形貌观察，对比分析了涂层与基体铝合金的磨损机理。     

激光熔覆原位自生TiC-VC颗粒增强Fe基金属陶瓷涂层

采用钛铁、钒铁、石墨等组分,利用5 kW横流CO2激光器,氩气保护在低碳钢板上制备了致密、无孔隙与基体呈冶金结合的原位自生TiC-VC复合碳化物颗粒增强Fe基熔覆层.利用金相显微镜、X射线衍射、电子探针及显微硬度计,研究了熔覆层的显微组织及性能.结果表明,钛铁、钒铁与石墨通过激光熔覆的反应,所得细小的TiC-VC复合碳化物增强相弥散分布Fe基体之中,熔覆层硬度从基体到表面呈梯度分布,较基体有显著提高.     

铝合金表面激光熔覆原位自生TiC增强金属基复合材料涂层

以Ti,SiC混合粉末作为预置合金涂层,采用2kW连续Nd:YAG固体激光器进行激光熔覆处理,在6061铝合金表面借助于接触反应法制备原位生成TiC颗粒增强Al-Ti复合材料涂层。试验结果表明：采用适合的激光辐照工艺参数,可获得增强相TiC弥散分布,以Ti-Al金属间化合物及Al过饱和固溶体为主要组成相的复合材料熔覆层组织。TiC颗粒与复合材料基体润湿良好,熔覆层结晶致密,与6061铝合金基材呈良好的冶金,珂明显地改善铝合金的表面性能。     

激光熔覆原位自生WxC颗粒增强镍基复合涂层

以Ni25、WO3、Al、石墨混合粉体为预制合金材料,采用YAG固体激光器进行激光熔覆处理,在45钢表面原位合成了WxC颗粒增强镍基复合涂层。利用扫描电镜(SEM)、能谱仪（EDS）、X射线衍射（XRD）对涂层显微组织、相组成以及硬质颗粒的分布进行了观察、分析。结果表明,在高能激光辐照下,可以获得WC、W2C、W3C、Cr7C3弥散分布的多元硬质相增强的镍基复合涂层。WxC颗粒尺寸小于200 nm。涂层组织致密、无裂纹和孔洞等缺陷,与基体间有良好的冶金结合。涂层的显微硬度最高可达900 HV0.2,为45钢基体的4.5倍。     

钛合金表面激光熔覆原位生成TiC增强复合涂层

利用Cr3C2和TiC生成自由能和稳定性的差异,通过激光熔化法在Ti6Al4V表面制备TiC颗粒增强钛基复合材料涂层,结果表明：选择合适的激光处理工艺,可使Cr3C2和Ti合金粉末通过原位结晶置换反应生成TiC/Ti复合材料熔覆层。亚微米级的TiC颗粒均匀地分布于复合材料的基体中,复合材料的基体组织随合金粉末的成分不同而改变。     

激光熔覆原位自生TiC颗粒增强Ni基复合涂层的组织与性能

采用激光熔覆技术在H13钢表面制备出原位自生TiC颗粒增强Ni基复合涂层,利用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪对熔覆层组织、成分和物相进行了分析,并测试了熔覆层显微硬度和耐磨性能.结果表明,激光熔覆层与基体呈良好的冶金结合,涂层中无裂纹、气孔等缺陷.涂层组织由γ-Ni、Cr7C3和TiC等相组成,原位自生TiC颗粒多呈菱形,尺寸在1～3μm之间,涂层显微硬度(800～1000 HV0.2)明显高于基体的显微硬度(300 HV0.2).激光熔覆层中存在颗粒强化和细晶强化等多种强化作用,显著提高了H13钢的耐磨性能.     

激光熔覆原位自生Fe-Ti-B系复合涂层物相组织研究

采用钛铁、硼铁为预置粉末,利用激光熔覆搭接技术在碳钢基体上制备了Fe-Ti-B系原位自生颗粒增强Fe基复合涂层。利用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜、电子探针对熔覆层的相组成和显微组织进行了研究,并用洛氏硬度计测量了涂层硬度。结果表明,涂层中原位自生的增强粒子包括TiB2、FeB、Fe2B和Fe2Ti。且随着涂层中Ti,B原子比例的不同,涂层的相结构发生相应演变。当涂层增强相为FeB＋Fe2B＋TiB2和TiB2＋Fe2Ti时,涂层的塑性降低,在激光熔覆应力的作用下产生裂纹,当涂层增强相为Fe2B＋TiB2及TiB2,可获得致密、无缺陷的熔覆层。同被强化基体相比,熔覆层硬度有较大提高,且增强相为FeB＋Fe2B＋TiB2的涂层具有最高的硬度。     

激光熔覆TiC增强铁基耐磨涂层组织结构的研究

采用钛铁和石墨作预置粉末,利用激光熔覆技术在碳钢基体上制备TiC增强铁基耐磨复合涂层。采用X射线衍射仪、扫描电镜及能谱分析仪对涂层物相组成和显微组织进行研究,并利用显微硬度计测试了涂层硬度。结果表明,TiC增强相通过熔池冶金反应原位生成,随着涂层中Ti、C原子比例的不同,涂层增强相含量和物相结构发生相应演变,所得TiC呈枝晶状和花瓣状均匀分布于涂层中。与被强化基体相比,熔覆层的硬度得到显著提高。     

激光熔覆原位析出增强颗粒热力学及显微组织研究

把理论与试验相结合,通过热力学理论计算,选择出合理的激光熔覆涂层体系,利用横流CO2激光器在铜合金表面激光熔覆Ni基复合材料涂层,原位自生陶瓷颗粒增强相.通过对激光熔覆涂层反应体系△GT的计算及XRD分析得知:TiB增强颗粒可以原位生成.利用OM、SEM和显微硬度计,分析测定涂层的显微组织形貌和截面显微硬度分布情况.结果表明:熔覆层与基体具有良好的结合界面,涂层内枝晶组织细小均匀.熔覆层平均显微硬度比基体显著提高,约为基体平均硬度值的3倍.     

铝合金表面MoSi2／SiC复合涂层的激光熔覆制备

利用激光熔覆技术在铝合金表面制备MoSi2／SiCp复合涂层，对涂层的微观组织形成规律及其主要工艺参数对涂层组织和性能的影响进行了研究。实验结果表明，对试样进行搭接预热和在熔覆粉末中添加助熔剂CaF2是提高熔覆层质量的主要途径。采用多道搭接预热熔覆工艺和预置涂层法可以在铝合金表面获得具有完全冶金结合的原位自生SiC颗粒增韧的硅化钼陶瓷复合涂层，涂层组织主要由Mo（Si，Al）2、SiC、α-Al、Mo5Si3等相组成。熔覆层显微硬度较基体材料的显微硬度有大幅度提高，涂层显微硬度最大可达850HV0.2.     

激光熔覆制备颗粒增强Ni基复合涂层的组织结构

利用横流CO2激光器在45钢表面制备出原位自生TiB2陶瓷颗粒增强Ni基复合材料涂层。XRD分析表明,涂层中存在γ-(Ni,Fe)固溶体及TiB2为主的陶瓷相。利用SEM、EDS、EPMA对涂层微区组织结构进行研究。结果表明,涂层内枝晶组织细小均匀,枝晶内和枝晶间存在明显的组织和成分差异。热影响区是以混合马氏体为主的组织。涂层显微硬度比基体显著提高。     

激光熔覆制备颗粒增强铁基复合涂层中马氏体亚结构

通过在Fe-C-Si-B粉末体系中添加强碳化物形成元素Ti的方法,激光熔覆制备了原位合成颗粒增强铁基复合涂层.用扫描电子显微镜和透射电子显微镜对其微观组织进行了研究,重点分析了激光熔覆过程中马氏体的形成和亚结构的转变.结果表明,熔覆层无气孔和裂纹、组织均匀,是一种典型的亚共晶组织,由马氏体、莱氏体、残留奥氏体和原位生成的TiC颗粒组成.涂层中的马氏体是{211},<113>系片状孪晶马氏体,二次回火效应使得马氏体中析出了大量的具有纳米尺度的渗碳体,与马氏体具有一定的取向关系.     

激光原位制备TiB/Ti-6Al-4V复合涂层中TiB管状结构的形成机制

利用透射电镜(TEM)、电子背散射衍射(EBSD)技术,系统观察、分析了激光原位制备TiB/Ti-6Al-4V复合涂层中TiB生长形态、分布以及晶体学取向,以探讨管状结构TiB的形成机制。结果表明:涂层中TiB的形态主要有棒状和针状2种,受控于生长时间和元素浓度2个因素。棒状TiB形核于过共晶成分区域,针状TiB形核于共晶成分和亚共晶成分区域。当TiB的直径和生长速度之积超过临界值时,(010)_(B27)和(001)_(Bf)晶面的生长将不再稳定。界面边缘区域更易获得硼原子,生长速度快于中心区域,而边缘区域对硼元素的消耗进一步抑制了中心区域的生长,从而产生了管状结构。随着TiB直径的增加,管状结构出现的概率增加。     

原位生成WC/TaC复合激光熔覆层组织研究

利用激光熔覆技术,将氧化钽和石墨的混合粉末添加到Ni60包WC的镍基合金粉末中,成功制备了TaC/WC复合涂层。使用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等仪器分析了镍基合金复合涂层横断面的显微组织,并对其硬度进行研究分析。结果显示在基体与涂层之间形成了良好的冶金结合,复合涂层不仅含有γ-Ni树枝晶、W₂C、M₇C₃、以及大量的弥散分布的TaC颗粒。复合涂层的硬度可达HV965,是Ni60涂层的1.3倍,主要是因为TaC颗粒的分布促使其内部组织结构改变以及相变引起的硬度上升。     

激光熔覆原位生成Ti(C,N)颗粒强化半钢轧辊熔覆层

以横流CO2激光束作为诱导热源,在铸造半钢轧辊ZUB160CrNiMo基材上形成了含有Ti(C,N)增强粒子的铁基熔覆层,用光镜、扫描电镜、X射线衍射、电子探针等手段对复合熔覆层中增强粒子的成分、形貌和尺寸进行了分析,并采用光学显微硬度计对复合熔覆层的显微硬度进行了测试和分析.结果表明,熔覆前加入的颗粒状TiN在激光熔覆过程中发生了分解,随后分解出的[Ti]又和石墨[C]和[N]分别发生了化合反应,原位生成了新的颗粒状强化相Ti(C,N).在熔覆层中的增强相是以Ti(C0.3N0.7)和Ti(C0.2N0.8)这两种形式存在的.在熔覆层中Ti(C,N)的形貌特征多呈外沿比较光滑、尺寸不等颗粒.颗粒相的大小在0.1～5 μm之间,呈弥散分布.熔覆层的显微硬度达到800～900 HV0.2.     

钢表面激光熔覆Ti-Al球磨粉合成复合涂层

为提高钢的表面硬度及耐腐蚀性,选用钛,铝机械球磨粉末在Q235钢基体表面进行激光熔覆试验,使钛,铝发生反应并制备Ti-Al金属间化合物复合涂层. 综合运用DTA、XRD和SEM分析方法对激光熔覆涂层的成分与组织进行分析,并对复合涂层的硬度及耐腐蚀性进行测试. 结果表明,机械球磨可使粉体细化,涂层与基体形成了冶金结合,涂层由Al₃Ti,Al₃Fe,Fe,AlN和FeO组成,同时激光熔覆涂层具有较高的硬度及优良的耐腐蚀性能. 当激光功率为1000 W,扫描速度为600 mm/min时,复合涂层同时获得最高显微硬度和耐腐蚀阻抗值,分别为949.5 HV和600 kΩ.     

Tribological properties of laser cladding TiB_2 particles reinforced Ni-base alloy composite coatings on aluminum alloy

To improve the wear resistance of aluminum alloy frictional parts, Ti B_2 particles reinforced Ni-base alloy composite coatings were prepared on aluminum alloy 7005 by laser cladding. The microstructure and tribological properties of the composite coatings were investigated. The results show that the composite coating contains the phases of Ni Al, Ni_3Al, Al_3Ni_2, TiB_2, TiB, TiC, CrB, and Cr_(23)C_6.Its microhardness is HV_(0.5)855.8, which is 15.4 % higher than that of the Ni-base alloy coating and is 6.7 times as high as that of the aluminum alloy. The friction coefficients of the composite coatings are reduced by 6.8 %–21.6 % and 13.2 %–32.4 % compared with those of the Ni-base alloy coatings and the aluminum alloys, while the wear losses are 27.4 %–43.2 % less than those of the Ni-base alloy coatings and are only 16.5 %–32.7 % of those of the aluminum alloys at different loads. At the light loads ranging from 3 to 6 N, the calculated maximum contact stress is smaller than the elastic limit contact stress. The wear mechanism of the composite coatings is micro-cutting wear, but changes into multi-plastic deformation wear at 9 N due to the higher calculated maximum contact stress than the elastic limit contact stress. As the loads increase to 12 N, the calculated flash temperature rises to 332.1 °C.The composite coating experiences multi-plastic deformation wear, micro-brittle fracture wear, and oxidative wear.