高功率半导体激光宽带熔覆WC-NiSiB耐磨涂层的组织结构与性能

采用3kW高功率半导体激光器,在45钢基体上制备不同WC含量(质量分数20%~80%)的WC-NiSiB复合涂层,用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)及X射线衍射(XRD)对熔覆层的微观组织、成分分布及物相进行表征,并测试涂层试样的硬度与耐磨性能。结果表明,激光熔覆WC-NiSiB复合涂层组织主要由γ-Ni、WC、W2C、WB、W2B、Ni4B3及Ni4W等物相组成,熔覆层与基体形成冶金结合。涂层与基体的结合区,从熔合线开始逐渐向上的组织依次为垂直于界面的胞状晶、柱状晶和枝状晶,熔覆层中部为沿一定方向生长的树枝晶,表层为异向生长的细小树枝晶。随WC颗粒含量增加,涂层中WC颗粒分布更加密集。WC含量为60%时,WC颗粒分布均匀致密,熔覆层无裂纹,熔覆层的硬度最高达到1291HV,为NiSiB合金层硬度的2.7倍,耐磨性是NiSiB合金层的6.8倍。     

钛合金表面激光熔覆涂层及工艺研究进展

钛合金具有密度低、比强度高等多种优点,但存在摩擦因数高、耐磨性能差、高温易氧化等缺点。激光熔覆技术可根据需求提升钛合金的表面性能,满足不同服役环境下对钛合金零部件的使用要求。为此,重点介绍了钛合金表面激光熔覆材料,包括自熔性合金粉末、陶瓷粉末、金属基陶瓷复合粉末等,讨论了激光熔覆工艺对涂层性能的影响,最后指出了钛合金表面激光熔覆涂层的发展方向：(1)发展新型熔覆层材料体系;(2)优化激光熔覆工艺参数;(3)研发功能梯度涂层。     

铝合金表面激光熔覆稀土CeO_2+Ni60组织及摩擦磨损性能

为了提高铝合金材料的表面性能,使其具有较高的硬度和耐磨性,利用激光熔覆技术在6063铝合金表面制备了添加稀土氧化物CeO2的Ni60合金熔覆层。分析了激光熔覆CeO2+Ni60熔覆层的宏观形貌、显微组织及硬度,研究了其摩擦磨损性能,并与未添加稀土的Ni60合金熔覆层和铝合金基体进行了对比研究。结果表明,加入2%CeO2可降低Ni60熔覆层表面起伏,获得较好的熔覆层宏观形貌,同时有效地减少Ni60熔覆层中的裂纹、孔洞和夹杂物,促进晶粒细化,提高熔覆层的组织均匀性;添加2%CeO2的Ni60熔覆层比未加稀土的Ni60熔覆层组织更加均匀,晶粒较细小,气孔等组织缺陷更少,熔覆质量较好;在相同深度位置的显微硬度,2%CeO2+Ni60熔覆层明显高于Ni60熔覆层,2%CeO2+Ni60熔覆层最高硬度可达HV0.051180,是6063铝合金基体平均硬度的8.4倍;在相同磨粒磨损条件下,2%CeO2+Ni60熔覆层试样的耐磨性是铝合金基体的7.1倍,是Ni60熔覆层试样的1.6倍;激光熔覆Ni60可以显著降低铝合金表面摩擦系数,而添加稀土元素Ce能提高Ni60熔覆层的摩擦系数稳定性,从而改善耐磨性能。     

高锰钢表面激光熔覆Fe-WC复合涂层的组织与性能

采用激光熔覆技术在高锰钢基体上制备了不同WC含量的Fe-WC复合熔覆层,研究了WC添加量对熔覆层组织和性能的影响.试验结果表明,不同WC含量的Fe-WC熔覆层均含有马氏体、M7C3碳化物和未熔WC颗粒,当加入20wt.％的WC时,熔覆层中出现了残余奥氏体,共晶碳化物呈鱼骨状沿晶界析出.Fe-WC熔覆层的硬度和耐磨性随着...     

TA2钛合金表面激光熔覆金属钽探索实验研究

在保证钛合金穿地阀门硬密封面耐腐蚀性前提下,为了提高其硬度、耐磨性及抗压疲劳性能,以TA2钛合金板材作为基体,利用YAG激光器进行表面激光熔覆纯钽(Ta)的探索实验研究。分别采用OM、SEM、EDS及显微硬度计,研究了激光熔覆的Ta涂层的冶金结合情况、组织结构、成分分布及硬度分布。结果表明:在TA2钛合金表面直接激光熔覆纯Ta粉是可行的,且制备的Ti-Ta合金涂层与基体形成良好的冶金结合;激光熔覆层内Ti元素稀释度较大,随着与结合面距离的增加,稀释度逐渐减小;激光熔覆层与基体结合区主要由枝晶组成,熔覆层中部由枝晶及部分块状组织组成;熔覆层显微硬度HV_(0.2)为190~200,相对Ti基体硬度提高了40以上,而结合区显微硬度HV_(0.2)为200~220,硬度梯度变化较为明显。     

激光熔覆 FeNiCrBSi 系列多组元合金粉末的液压支架立柱

为获得更高性价比的激光熔覆液压支架立柱,开发2种重载专用的新型多组元合金粉末进行液压支架立柱熔覆工艺筛选,并采用SEM、CASS、PT探伤等分析方法,检测分析了合金粉末显微形貌及微区成分、熔覆层剖面缺陷、表面硬度、耐腐蚀性能、耐磨性能。结果表明,合金粉末FeNiCrBSi-B较FeNiCrBSi-A的关键元素分布更为均匀,球形度更佳;FeNiCrBSi-A、FeNiCrBSi-B合金粉末的熔覆硬度分为HRC 57.0、HRC 52.6;FeNiCrBSi-B合金粉末的8000W激光熔覆试样未见明显熔覆缺陷;熔覆层FeNiCrBSi-A、FeNiCrBSi-B均能有效提升基体的耐磨性能,且FeNiCrBSi-A熔覆层的耐磨性更好,FeNiCrBSi-B熔覆层的耐腐蚀性能更好。     

扫描速度对钛合金NiCoCrAlY熔覆涂层显微组织及硬度的影响

利用激光熔覆技术在Ti6A14V钛合金基体上制备NiCoCrAlY高温防护涂层,提高钛合金基体的高温性能。采用激光功率1.2 kW,光斑直径1 mm,研究激光扫描速度对Ti6A14V钛合金熔覆涂层宏观形貌、稀释率、截面组织以及硬度的影响。研究表明,在相同激光功率和激光光斑直径的条件下,熔覆层的宏观形貌在400 mm·min-1时质量最优,熔覆层表面连续且平整,波浪起伏较小;随着扫描速度增加,激光能量减小,熔覆层的几何尺寸以及稀释率均逐渐减小,当扫描速度为500mm·min-1时,熔化的液体中杂质仍未完全逸出就冷却凝固,涂层与基体之间出现微裂纹、气孔等缺陷;随着扫描速度的增加,温度梯度不断减小,冷却速度不断增大,初生的枝状晶不断被打破,熔覆层组织致密均匀,晶粒细小,同时熔覆层的硬度逐渐增大。     

铸铁表面激光熔覆1725/WC复合涂层工艺参数优化

采用激光熔覆技术在铸铁表面制备了1725/WC复合涂层,利用正交试验考察了激光功率、扫描速度及送粉率等因素对熔覆层稀释率和硬度的影响。结果表明：各因素对熔覆层稀释率影响的主次顺序为激光功率>送粉率>扫描速度。对熔覆层表面显微硬度影响的主次顺序为送粉率>激光功率>扫描速度。最优工艺参数为激光功率2 000 W,扫描速度15 mm/s,送粉率10 g/min。按最优工艺制备的1725/WC复合涂层成形质量较好,WC分布较均匀,熔覆层的平均硬度(HV0.2)为483.0。     

激光功率对激光熔覆镍基合金涂层组织与性能的影响

针对水导润滑轴承在高硼水溶液的工作介质中发生的汽蚀现象,拟采用激光熔覆的方法提高其表面性能。通过激光熔覆技术在304奥氏体不锈钢表面熔覆了Ni40合金粉末,研究了激光功率对熔覆层组织与性能的影响。用半导体激光器对304奥氏体不锈钢进行激光熔覆,形成厚约为0.8 mm的熔覆层。试样分别用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)进行显微组织分析,用维氏硬度计测量熔覆层剖面硬度梯度,用磨损试验机测试熔覆层的耐磨性能,并在硼酸溶液中进行耐蚀性能检测试验。实验结果表明:Ni40熔覆层主要由γ-Ni及铬的化合物组成,功率影响熔覆层组织大小及元素分布,但并未引起物相的变化;相比基体,熔覆层硬度明显提高,且随功率增加而下降,熔覆层厚度随功率增加而加厚;熔覆层在摩擦磨损过程中产生的质量损失约为1.5×10~(-2)g左右,且随功率的增加而减少;熔覆层在硼酸溶液中的耐蚀性随激光功率的增加有所提高。     

激光熔覆速率对熔覆层显微组织及耐磨性的影响研究

分别采用高速和常规的熔覆速率,进行了高硼不锈钢合金粉末的激光熔覆试验.试验结果表明,相同功率条件下,熔覆速率对组织的影响较大.熔覆速率越快,枝晶尺寸越细小.高速激光熔覆下,熔覆层晶粒尺寸可达1～2μm,且组织更均匀.高速激光熔覆制备的熔覆层中奥氏体含量偏高,从而熔覆层的耐磨性能有所下降.     

Effect of Laser Power on Microstructure and Wear Resistance of WCP/Ni Cermet Coating

Laser cladding nickel-based alloy coating （Ni60） and nickel-based composite coating doped with WC particles by 35 % （WCp/Ni） were produced on the low-carbon steel substrate by CO2 continuous wave laser with power of 5 kW using the injected powder technique. The effect of laser power on microstructure and wear resistance of laser cladding WCp/Ni cermet coating was investigated. The WCp/Ni alloy coating with evenly distributed WC ceramic phases and the better bond with the substrate alloy was obtained at a power of 2.2 kW. Diffusion solution reaction happened between WC particles and the substrate alloy during laser cladding, and led to the formation of block rich-tungsten carbide on the edges of the WC particles, especially at higher power. The WCp/Ni alloy coating consists of the undissolved WC particles, the block or dendritic rich-tungsten carbide, the bar-like rich-chromium carbide, and dendrite solid solution and eutectic structure among the carbides. Microhardness and wear resistance of the WCp/Ni coating at different powers were much higher or better than those of Ni60 alloy coating, and the best results were obtained at power of 2.2 kW.     

T10钢表面FeMoCoNiCrTix高熵合金熔覆层组织及性能

采用激光熔覆技术在T10A钢表面制备了FeMoCoNiCrTi_x（x分别为0.25,0.50,0.75,1.00）高熵合金熔覆层,分析了试样熔覆层及基体界面处的相结构及组织,并利用显微硬度计测试了试样处理前后的截面硬度变化。研究表明,经过激光熔覆在T10A钢表面得到的高熵合金层主要由NiCrFe、NiCrCoMo 2种固溶体为主,其结构分别为BCC结构和FCC结构,熔覆层的组织以柱状枝晶为主,界面处出现等轴晶;随着Ti含量增多,熔覆层由固溶强化变为固溶体与硬质相混合强化,熔覆层的HV硬度达到了792,热影响区的HV硬度达到了620,均高于基体硬度。同时耐磨损性能有了明显提高,磨损方式由粘着磨损逐渐变为磨粒磨损。      

一种基于 Ni60 的激光熔覆耐磨合金粉末设计

针对Ni60合金粉末进行了成分设计优化,通过添加WC提高耐磨性,调整B和Si元素以及WC含量控制熔覆层的开裂敏感性,并进行了工艺验证,形成了激光熔覆专用耐磨合金粉末。结果表明:设计的新粉末经激光处理后,可获得无明显裂纹而微观裂纹少的较高质量熔覆层,熔覆层的开裂敏感性减小,耐磨性明显提高。     

氩弧熔覆Ni60+WC合金层的组织与性能

研究了氩弧熔覆Ni60 WC合金层的组织和耐磨性。对不同WC含量的熔覆层：W6MoSCr4V2,4CrB,Cr12MoV和lCr18Ni9Ti进行了磨损试验。结果表明：Ni60 WC合金层具最好的耐磨性,并且随WC含量的增加,耐磨性随之提高,且熔覆层组织进一步细化。     

冷轧带钢板形辊激光熔覆表面强化试验

板形辊是生产高端冷轧带钢的关键装备,其表面性能对保证带钢产品表面质量和提高其自身使用寿命都至关重要.为了提高板形辊辊面的硬度和耐磨性,通过激光熔覆铁基耐磨合金的方式对其进行了表面强化处理,通过试验对比了激光熔覆强化辊面与淬火强化辊面性能.结果表明,在满足硬度要求的前提下,熔覆层的耐磨性比淬火层至少提高20.9％.为研发...     

40CrMo齿轮钢表面激光熔覆0.60C-15. 25Cr-l. 85Mo 粉末工艺及其组织和性能

基于“光束中空,光内送粉”技术对40CrMo钢(/%：0. 40C, 1. 20Cr,0. 25Mo)进行表面激光熔覆铁基 合金粉末(/% ：0. 60C,15. 25Cr, 1. 11Si, 1. 85Mo)以提高硬度,获得更加理想的耐磨性能。40CrMo钢硬度HV_0.2值为 250,激光熔覆后表面硬度HV。.2值为500。对基体的进行200 Y预热处理有利于获得更加良好的冶金结合,其基体 的热影响区和结合区也相对较小。由于较大的温度梯度造成的快速冷却和合金化共同影响的结果,试样结合区硬 度高于激光熔覆层其他区域。     

激光熔覆铁基涂层工艺参数的研究

以激光熔覆铁基涂层为研究对象,在MM-P2屏显式摩擦磨损试验机上进行摩擦磨损对比实验,分析了不同工艺参数下熔覆层形貌及熔覆涂层后磨损量的变化关系.结果表明:熔覆涂层后的表面硬度均在62HRC以上,远高于基体的硬度;熔覆层的形貌和质量主要影响因素是扫描速度,激光功率次之,并在此基础上采用能量密度进行表征,能量密度为60 J/mm2左右时的耐磨性最好,其最佳组合工艺参数为激光功率3.2 kW左右、扫描速度300 mm/min左右.激光功率过高,扫描速度过快都会导致熔覆层耐磨性能下降.      

激光熔覆涂层的浆体磨损特性及其应用研究

采用激光熔覆技术在４５钢试样表面获得镍基合金和ＷＣ颗粒增强的镍基合金复合材料涂层。研究了激光涂层工艺、熔覆层的组织结构和水平－煤－石英砂浆体的磨损特性,并将研究成果成功地应用于矿用渣浆泵平衡盘等零件。