激光熔覆陶瓷涂层的有关理论及工艺

对近年来激光熔覆陶瓷涂层技术中的有关传热和界面特性等理论问题及与之相应的工艺方面的研究进行了归纳总结。     

激光熔覆制备纳米陶瓷涂层的研究进展

介绍了激光熔覆工艺纳米陶瓷粉末的供给方式、工艺参数的选择;对比分析了激光熔覆和其他主要的纳米陶瓷涂层制备方法的优缺点;着重分析介绍了激光熔覆制备的几种主要纳米陶瓷涂层的组织和性能特征,尤其是纳米抗裂的最新研究成果以及抗裂机理,分析表明,增加纳米颗粒将明显地改善陶瓷涂层的抗裂性能。另外,涂层的强度、致密度、耐磨性也随着纳米颗粒的增加而相应增加。阐述了激光熔覆制备纳米陶瓷涂层存在的主要问题,并对该技术发展前景和应用进行了展望。     

激光熔覆Ni/SiC陶瓷涂层耐腐蚀性能的研究

采用激光熔覆技术,在45钢表面对含量不同的SiC（质量百分比）陶瓷粉末镍基自熔性粉末进行激光熔覆得到Ni基SiC合金涂层。对不同含量的SiC熔覆层试样进行了阳极极化线测定,试验表明,不论是Ni60涂层还是Ni60／SiC复合涂层的腐蚀电流密度都远小于45钢,但加入SiC后的复合涂层的耐蚀性能下降。     

陶瓷增强镍基合金激光熔覆涂层的研究

本文采用不同粒度和含量的ＳｉＣ、Ｂ４Ｃ、Ａｌ２Ｏ３、ＷＣ等四种陶瓷增强材料添加在镍基合金中进行了激光熔覆试验。对两种ＷＣ陶瓷增强的镍基合金涂层进行了组织结构分析，对熔覆试样的变形规律进行了分析总结。     

激光熔敷陶瓷涂层的抗氧化性

研究激光熔敷陶瓷（ＺｒＯ２－Ｙ２Ｏ３）涂层在高温下的抗氧化性，通过金相、ＳＥＭ、ＴＥＭ、ＥＤＡＸ和Ｘ线衍射等测试方法，对涂层在激光熔敷前后的形貌、结构、组织进行分析，并比较高温下的抗氧化性，讨论涂层在高温下对其体保护的机理。     

激光反应熔覆碳化物陶瓷涂层温度场的有限元模拟

利用ANSYS软件建立预置式粉层激光反应熔覆的数值模拟模型,考虑了相变潜热、辐射对流散热、表面效应单元等因素的影响;在不同的工艺参数下,用该模型对激光反应熔覆碳化物陶瓷涂层温度场进行了计算,分析了整个激光加工过程中温度场的变化情况。结果表明:激光功率和扫描速度对基体熔化厚度以及熔覆层宽度的影响都比较显著;激光功率是造成熔覆层较大温度梯度的主要因素;有限元模拟得到的最佳工艺参数得到了试验验证。     

矿用液压支柱激光熔覆不锈钢涂层试验研究

为解决液压支架耐磨性和耐腐性问题,采用激光熔覆技术对液压支柱表面进行熔覆不锈钢涂层,并对激光熔覆液压支柱的硬度、耐磨性和耐腐性等性能进行了测试试验。测试显示,采用激光熔覆不锈钢涂层对液压支柱表面涂层后,液压支柱硬度、耐磨性和耐腐性显著提高。从而说明激光熔覆技术可改善液压支柱的性能,为矿井安全开采提供了技术支撑。     

激光熔覆陶瓷送粉器的研制

本文叙述了研制激光熔覆陶瓷送粉器的重要性以及它的结构特点。该激光熔覆陶瓷送粉器可用于普通氧化铝、微细氧化铝粉、石英粉等多种陶瓷粉的输送，送粉均匀连续，重复性好，控制准确方便。送粉量可在每分钟零点几克到几十克之间变化。     

激光熔覆Fe基合金涂层组织与性能研究

采用500 W光纤激光器制备了Fe基合金涂层.利用扫描电子显微镜(SEM)、材料万能试验机、维氏显微硬度计、电化学工作站分析测试手段对涂层的综合性能进行分析.结果表明:所制备的Fe基涂层性能优异,抗拉强度为(1040±20)MPa,屈服强度为(430±15)MPa,断后伸长率为(24±2)％,显微硬度为298～322 ...     

TiC量对激光熔覆金属陶瓷涂层的影响

研究了在２０钢表面激光熔覆不同ＴｉＣ量的金属陶瓷涂法,随着涂层中ＴｉＣ量的增加,金属陶瓷涂层组织特征发生变化,硬度增加。同时也使涂层热应力增加,导致涂层与基体润湿性差,结合强度降低。最后提出了改善界面结合强度的措施。     

多元陶瓷相在激光熔覆层中的溶解机制研究

激光熔覆层材料以铁基粉末为基础,添加有TiC、WC和SiC多元陶瓷增强相。依据自由能变理论,对激光熔覆过程中的涂层化学反应方向与反应程度进行了热力学分析,研究了所添加陶瓷增强相的溶解机制,结果表明：在设定的工艺参数和激光作用下,涂层表面可产生2 000~3 000 K的高温,通过显微组织分析可以发现,在上述温度范围内陶瓷物质发生了部分甚至完全溶解,且熔池中熔化游离的Fe、Cr、Ni等离子或颗粒先后与陶瓷物质中分解出的Ti、W、Si与C元素发生再反应与互溶,形成了具有一定金属性以及陶瓷相强度和硬度的物质,如FeNi2Ti、Fe-Cr-Ni-Si等新合金相或固溶体,并达到了强化涂层性能的效果。研究结果与理论模型分析结果规律相同。     

减摩耐磨激光熔覆涂层的研究现状及发展趋势

激光熔覆是一种新型的表面改性技术,对于提高材料表面的耐磨性具有重要意义。阐述采用激光熔覆技术来提高基体材料表面减摩耐磨性能方面的研究进展。首先介绍激光熔覆技术制备的Fe、Ni、Co基自熔性合金涂层及组织结构特征,指出这些涂层存在气孔、裂纹和成分偏析与组织不均匀性等缺陷。然后指出通过合理的粉末材料的选择及配比以及合理优化的熔覆工艺参数,可改善涂层性能,制备出表面性能优异的金属陶瓷复合涂层/稀土添加复合层;同时指明相比单一外部能量场,复合外部能场辅助激光熔覆制备的涂层显现出更优异的减摩耐磨效果。最后阐述新型耐磨涂层材料(自润滑耐磨涂层、高熵合金耐磨涂层,梯度耐磨涂层和纳米耐磨涂层)的组织结构和性能特征,指出高性能新型耐磨涂层可适用于多元场景,是未来研究的重点方向,并总结与展望激光熔覆制备耐磨涂层研究的发展趋势与应用方向。     

激光重熔纳米SiC复合陶瓷涂层组织和性能研究

研究了WC／Co-NiCrAl等离子复合陶瓷涂层、激光重熔等离子涂层、激光渗入纳米SiC涂层的组织结构、耐磨性能。结果证明：在所定的工艺参数下，等离子喷涂层组织呈层片状，层间为机械结合界面；经激光重熔后，激光作用区涂层组织细化，孔隙率降低，耐磨性能是原等离子涂层的1．3倍；渗入纳米SiC后，组织进一步细化，孔隙率进一步降低，SiC颗粒仍处于纳米尺度，分布在粗颗粒表面及粗颗粒之间，其耐磨性能是原等离子涂层的2．6倍。     

不同激光熔覆材料涂层的耐磨性能比较

本文研究了宽带激光熔覆不同熔覆材料的复合涂层的耐磨性能。结果表明:Ni60B熔覆层的硬度高于40Cr基材的硬度,Ni60B+WC梯度复合涂层具有最高的硬度,对于提高零件的抗磨损性能比较有利;Ni60B熔覆层和Ni60B+WC熔覆层均适合修复轴类零件;三层梯度复合涂层磨痕宽度最小,具有最好的耐磨性。     

激光熔覆Zr基涂层的组织性能研究

在纯Ti(TA2)基体上分别激光熔覆Zr65Al7．5Ni10Cu17．5和Zr65Al7．5Nil0Cu17．5 0．8％C合金粉末，对涂层进行了X射线衍射分析、SEM观察和TEM分析，可知涂层由金属间化合物(其中包括纳米晶)和少量的非晶组成。这种具有高比强度、高硬度和高抗氧化性的金属间化合物与非晶相混合的复合涂层具有较好的性能，两种涂层的最高硬度分别达到1114．4HK和977．8HK。     

激光熔覆工艺参数对铁基双层涂层组织和残余应力的影响

针对激光熔覆过程中剧烈的温度场变化伴随着应力、应变演化,进而导致零件具有高裂纹敏感性的问题,对不同激光扫描路径及工艺参数下残余应力演变规律进行研究。采用激光熔覆在Q345钢上制备了Fe基双层多道涂层,并以X射线衍射法结合电化学腐蚀剥层法测量沿涂层深度方向的残余应力分布,探究激光扫描路径、功率以及扫描速度对涂层显微组织和应力分布的影响。结果表明：涂层表面和内部为残余压应力,在涂层基体熔合线处残余应力发生突变,热影响区表现为残余拉应力;激光熔覆工艺对涂层残余应力的大小和分布规律有显著影响,当激光扫描路径为轮廓偏置式、激光功率为1.8 kW、扫描速度为0.02 m/s时,涂层具有最优的残余应力分布和成形质量;残余应力的产生主要与激光束对熔池的冲击作用以及熔覆层的非平衡凝固特性有关。     

Wear-Resistant Coatings with Engineered Structure by Laser Cladding

Several types of wear-resistant and/or low-friction coefficient coatings with engineered structure (e.g., metal matrix composites, MMC) have been produced by coaxial laser cladding. The MoS₂ graded layer is created after thermal diffusion synthesis on the surface of a previously deposited molybdenum coating. MMC coatings with identical composition and different microstructure show different tribological behavior.     

石墨加入量对激光熔覆原位合成TiC/镍基涂层裂纹敏感性的影响

为降低激光熔覆原位合成TiC/镍基涂层的裂纹敏感性,利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪等研究了石墨加入量对涂层裂纹敏感性的影响.结果表明:通过降低混合粉末中石墨加入量从而减少涂层的碳含量,可以改善涂层组织,降低涂层的裂纹敏感性;当加入的石墨粉与钛粉的质量比为1:5时,可获得无裂纹涂层.