激光重熔陶瓷层的显微组织和相结构

用大功率ＣＯ２激光器对在１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ基体喷涂的Ａｌ２Ｏ３－１３ｗｔ－％ＴｉＯ２陶瓷涂层进行重熔获得了均匀陶瓷重熔层。采用透射电镜通过选区电子衍射，衍衬像主Ｘ射线能谱分析等手段对重熔陶瓷层的微观组织和相结构进行了观察研究。     

激光重熔氧化锆陶瓷涂层的相变过程

钛合金表面等离子喷涂氧化锆涂层激光重熔后,得到重熔区,过渡区和热影响区,本文采用ＳＥＭ,ＴＥＭ和Ｘ射线衍射对激光重熔前后各区的相变过程进行了研究,结果表明喷涂涂层激光重熔后,重熔区Ｃ－ＺｒＯ２失稳得到Ｔ－ＺｒＯ２但无大量的Ｍ－ＺｒＯ２出现。过渡区由熔池底部的α－Ｔｉ和其前沿的粒状ＺｒＯ２组成,粒状组织内由Ｔ－ＺｒＯ２,Ｍ－ＺｒＯ２和Ｃ－ＺｒＯ２三相组成。     

激光表面重熔对热喷涂铝涂层微观结构及其阻氢性能的影响

采用Ｘ射线衍射仪、扫描电镜及热充氢等方法,研究了激光重熔对不锈钢表面热喷涂铝涂层的微观结构及其阻氢性能的影响。结果表明,激光重熔后涂层组织均匀、致密,主要由ＡｌＦ３（Ｎｉ,Ｃｒ）固溶体、ＣｒＦｅＮｉ奥氏体等相组成,而且涂层与基体形成了良好的冶金结合。此外,激光表面重熔后涂层的阻氢性能亦得到改善。     

激光复合热喷涂技术制备陶瓷基涂层研究现状

当下我国航空航天、轨道交通、海洋钻探等先进制造业取得了迅猛发展,装备关键零部件面临高温、重载、强蚀等极端复杂的表界面问题,迫切需要开发新型表面涂层技术和先进材料体系解决工业界面临的困境。激光复合热喷涂技术具有热喷涂和激光熔覆2种工艺的优点,在制备低缺陷–强结合–高性能陶瓷基复合涂层方面具有独特优势,可以显著提升装备零部件表面的耐磨、耐蚀和抗氧化等性能。首先从涂层的组织形貌、腐蚀、抗氧化及抗热震性能方面阐述了激光重熔对等离子喷涂YSZ陶瓷涂层的影响机制。其次梳理了激光重熔工艺对等离子喷涂Al₂O₃基陶瓷涂层在显微结构、硬度、耐磨和抗热震性能方面的研究成果;总结了激光重熔对以Co-WC和NiCr-Cr₃C₂为典型材料体系的陶瓷/金属复合涂层结构和性能的影响;总结了激光重熔/原位辅助冷喷涂陶瓷基涂层(B4C/Ti+Al等)和原位辅助等离子喷涂陶瓷基涂层(WC基等)的组织和性能特点。最后指出,探寻更多涂层材料体系、研发激光复合热喷涂新技术和实现成形工艺自主智能优化等是激光复合热喷涂陶瓷基涂层技术未来的重点发...     

TiAl基合金表面激光重熔陶瓷涂层研究

采用等离子喷涂工艺在TiAl基合金表面制备纳米Al2O3-13%TiO2(质量分数)涂层,然后用激光重熔工艺对涂层进行处理.用扫描电镜分析了涂层的剖面组织结构,并用显微硬度计和摩擦磨损试验机测试了涂层的显微硬度及其耐磨性能.结果表明,等离子喷涂后的纳米陶瓷涂层组织较均匀、致密,但涂层仍存在孔隙率高等缺陷.激光重熔后涂层的组织结构进一步致密,显微硬度得到提高,耐摩擦性能也得到明显的改善.     

TiAl合金表面激光重熔纳米陶瓷涂层

采用等离子喷涂和激光重熔复合工艺在TiA l合金表面制备了纳米A l2O3-13wt%TiO2复合陶瓷涂层。为了使重熔后的陶瓷涂层保留一定的纳米结构组织,采用相对较低的激光功率和能量密度进行重熔。用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析了涂层形貌、微观结构和相组成。结果表明,等离子喷涂纳米陶瓷涂层由纳米颗粒完全熔化区和部分熔化区两部分组成,具有等离子喷涂态的典型层状结构;由于受到激光功率、能量密度、陶瓷材料热物性参数和涂层厚度等因素的综合影响,重熔后陶瓷涂层出现了明显的分层结构特征;依据组织形态的不同,可将其大致分为:重熔区、烧结区和残余等离子喷涂区。重熔区由致密细小的等轴晶组成,并且保留了部分来源于原等离子喷涂部分熔化区的残留纳米粒子。由于等离子喷涂过程中涂层沉积时的快速凝固作用,涂层以亚稳相-γA l2O3为主,经过激光重熔处理后,-γA l2O3又重新转变为稳定相-αA l2O3。     

热喷涂层碳弧重熔处理

用自制的碳弧重熔设备,对喷涂在A3钢表面的Ni60和Fe60自熔合金涂层进行重熔处理。结果表明：碳弧重熔处理对基体的热影响小,熔敷层均匀致密;用此工艺可对大面积涂层进行重熔处理。分析了熔敷层的组织结构和相组成。     

锌铝基合金陶瓷层激光重熔区的表面温度场

使用HSC 31快速扫描红外热像仪 ,测量了含Al2 O3 表层的锌铝合金激光熔覆时的表面温度场 ,测得熔池中最高温度为 16 72℃ ,边缘温度为 6 0 0～ 70 0℃ ,冷却速率为 2× 10 3 ～ 3× 10 4 ℃ /s以及熔池形状和等温曲线。     

宽带激光重熔WC-Co陶瓷涂层组织与摩擦磨损性能

对热喷涂WC-Co陶瓷涂层材料进行了宽带激光重熔试验,分析了熔覆层组织和物相组成,测试了熔覆层的硬度分布和摩擦磨损性能,分析了工艺参数对涂层物相,硬度的影响.结果表明,重熔后的熔覆层主要由WC、C、Cw,、Co6W6C、CCo2W4等构成.在重熔的过程中,WC有不同程度的分解,功率越大,WC分解越严重.适当控制激光功率至关重要.较大的扫描速度对提高熔覆层的硬度有一定的作用.热喷涂的WC-Co陶瓷涂层材料经宽带激光重熔能够得到结合良好的激光重熔层,基体与结合强度增强,孔隙率明显减少,涂层的致密程度和硬度提高,同时,耐磨性能也得到增强.磨损试验表明在干滑动摩擦下,WC-Co涂层的主要磨损机制为WC颗粒的磨粒磨损.     

激光重熔喷射电沉积纳米晶镍涂层微观结构

采用喷射电沉积法在45钢基体表面制备了纳米晶镍涂层,研究了激光重熔工艺对组织的影响.用扫描电镜、X射线衍射仪和显微硬度计分析了涂层表面形貌、微观结构和显微硬度.结果表明,在优化的工艺参数下,喷射电沉积制备的镍涂层表面较平整、结合较致密,由平均尺寸为13.7 nm的纳米晶颗粒组成,但晶粒间仍有一定的间隙;经激光重熔后,熔融区内的晶粒尺寸明显减小,使涂层致密化程度得以提高并使涂层与基体由机械结合变为冶金结合,因此激光重熔处理后涂层的显微硬度明显提高.     

感应重熔和激光重熔合成FeCrMnAlCu高熵合金涂层组织与性能

采用冷喷涂辅助感应重熔和冷喷涂辅助激光重熔2种方法分别在45#钢表面制备FeCrMnAlCu高熵合金涂层。对高熵合金涂层的相组成、显微组织、硬度、耐磨性能进行表征与检测,研究2种工艺对涂层耐磨性能的影响。结果表明：2种工艺合成的FeCrMnAlCu高熵合金涂层均由体心立方（bcc）和面心立方（fcc）相组成,涂层组织致密,元素分布均匀。涂层微观组织均为树枝晶+枝晶间组织,枝晶区主要由Mn、Cr和Fe元素构成,枝晶间主要为Cu,Al元素均匀地分布在枝晶和枝晶间。冷喷涂辅助感应重熔合成的FeCrMnAlCu高熵合金涂层中bcc晶格应变大于激光重熔合成的高熵合金涂层的晶格应变。冷喷涂辅助感应重熔合成FeCrMnAlCu高熵合金涂层的显微硬度是冷喷涂辅助激光重熔合成涂层硬度的1.2倍,是45#钢基体硬度的3.5倍。FeCrMnAlCu高熵合金涂层在摩擦过程中主要以磨粒磨损为主,采用冷喷涂辅助感应重熔合成的FeCrMnAlCu高熵合金涂层具有良好的耐磨性能,其磨损率比冷喷涂辅助激光重熔合成涂层的磨损率降低29%。     

激光重熔低压等离子喷涂MoB/CoCr梯度涂层组织与性能研究

采用低压等离子喷涂技术在310S不锈钢表面制备MoB/CoCr梯度涂层,然后对MoB/CoCr涂层进行激光重熔处理,对重熔后涂层的组织结构及性能进行了研究。研究结果表明,激光重熔后,涂层表面平整致密,截面的显微组织呈树枝晶—胞状晶—平面晶过渡;激光重熔过程中,微熔的310S基体元素与熔化的涂层元素发生对流扩散现象,涂层中出现Fe元素成分;激光重熔后,MoB/CoCr层的硬度明显提高。     

激光重熔改性WC/Fe等离子喷涂涂层组织及其耐磨性能

目的改善等离子喷涂WC/Fe复合陶瓷涂层的组织,增强其耐磨性能,并研究激光重熔涂层在不同温度下的耐磨性能。方法采用激光重熔技术处理等离子喷涂WC/Fe复合陶瓷涂层,利用附带能谱仪(EDS)的扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计测试和表征了等离子喷涂涂层在激光重熔前后的组织特征、物相组成及显微硬度,利用摩擦磨损试验机对激光重熔涂层在25、200、400℃下的耐磨性能进行了对比考察。结果等离子喷涂WC/Fe复合陶瓷涂层呈层状结构,经过激光重熔处理后,其片层状结构和孔隙等缺陷基本消失,且激光熔覆区的顶部组织为等轴晶和细小枝晶,熔覆区的底部组织为胞状晶,涂层与基体结合带区的组织为粗大的树枝晶,涂层与基体形成了冶金结合。激光重熔涂层中的WC、W_2C、M_(23)C_6及Ni_6BSi_2等高硬度化合物的弥散强化作用,使得激光重熔涂层的显微硬度约为原等离子喷涂涂层的2倍。激光重熔涂层在25℃下的磨损亚表层最完好,在400℃时出现了微裂纹。结论重熔能消除等离子喷涂涂层的各种缺陷,得到组织致密的涂层。重熔涂层在不同温度下表现出不同的磨损机理,在25℃下表现出最好的耐磨性能。     

钛合金表面激光重熔硅灰石涂层组织研究

采用激光重熔在Ti-6Al-4V钛合金表面制备硅灰石涂层.运用XRD、SEM、EDS对重熔硅灰石涂层进行测试分析.研究了激光输出功率固定时,激光扫描速度对重熔涂层组织形貌的影响.试验结果表明,激光重熔涂层主要由硅灰石(Wollastonite)和CaTiO3组成,为垂直于表面的柱状晶结构.当激光输出功率为2 kW、扫描...     

激光重熔镍基合金热喷焊层组织及高温抗氧化性能的研究

利用金相显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪等测试手段,研究了经激光重熔前后的镍基合金热喷焊层的组织结构和抗高温氧化性能。试验结果表明,镍基合金热喷焊层组织比较粗大、不均匀,有疏松、气孔、夹杂等缺陷;经激光重熔处理后,其组织得到很大改善,主要由均匀、细小的树枝晶及枝晶间层片状共晶和化合物硬质相组成,气孔、夹杂等缺陷基本消除。镍基合金热喷焊层经激光重熔前后的氧化动力学曲线在600℃时均符合对数关系,而在800℃时则符合抛物线关系。经激光重熔处理的热喷焊层高温抗氧化性能得到了较大幅度的提高。     

激光熔覆镍基WC层的耐蚀性能研究

用５ｋＷ连续ＣＯ２激光器在４０Ｃｒ钢基材表面对不同成分的镍基ＷＣ合金喷涂层进行激光重熔，研究了ＷＣ和ＣｅＯ２加入量对激光熔覆层显微组织和耐蚀性能的影响，结果表明，添加适量ＷＣ和ＣｅＯ２可以改善激光熔覆镍基自熔合金层的耐蚀性能。     

激光重熔对电弧喷涂含非晶相铁基涂层性能的影响

目的提高电弧喷涂含非晶相Fe基涂层的抗冲蚀及耐腐蚀性能。方法采用YAG脉冲激光器对电弧喷涂含非晶相Fe基涂层进行激光重熔处理。通过X-ray、SEM、冲蚀磨损和电化学等检测手段,研究该涂层重熔后的组织结构、冲蚀磨损性能和耐腐蚀性能。结果电弧喷涂含非晶相Fe基涂层经激光重熔后发生了晶化,并随着功率的增加,非晶含量降低,硬度也降低。重熔后,涂层与基体的结合方式由之前的机械咬合转变为冶金结合,涂层的致密度明显提高,组织缺陷减少。与喷涂层相比,0.3k W激光重熔涂层的抗冲蚀性能在30°攻角下可提高3倍,在90°攻角下可提高将近6倍。重熔层的冲蚀磨损机制在低冲角时以显微切削为主,高冲角时则以挤压破碎为主。随着激光功率的增加,重熔涂层的抗冲蚀性能降低。同时,在3.5%NaCl溶液中,重熔层的耐蚀性能随重熔激光功率的提高而提高,并且重熔层的腐蚀电流密度比喷涂层明显降低。结论激光重熔不但改善了电弧喷涂含非晶相Fe基涂层与基体间的结合状态,同时也增强了涂层的耐蚀和耐磨性能,是一种有效提升涂层性能的后处理工艺。     

Ti-6Al-4V激光重熔结构及摩擦学性能

利用激光重熔技术对Ti-6Al-4V(TC4)表面进行了处理。用XRD、SEM和TEM分析了合金化层的组成和组织结构。在SRV-IV微动摩擦磨损试验机上对TC4基材和激光重熔后TC4的摩擦磨损性能进行对比测试。结果表明:激光重熔可以细化TC4的晶粒,显著提高TC4的表面硬度和耐磨性能。     

功率对激光熔覆Al-TiC-CeO2复合涂层组织与性能的影响

采用激光熔覆技术制备Al-TiC-CeO2复合涂层,并利用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计、摩擦磨损试验机、X射线应力测定仪、电化学工作站研究了不同的激光功率对涂层的组织、硬度、耐磨性、耐蚀性以及残余应力与裂纹的影响。结果表明：不同功率制备的涂层均出现Al-Fe相,与基体都呈现出良好的冶金结合,随着激光功率的增加,涂层的稀释率逐渐增加,涂层由块状和短棒状组织转变为细小颗粒状组织,细晶强化作用明显,涂层内各组织成分分布较均匀,此外,随着激光功率的增加,涂层表面显微硬度和耐磨性先减小后增加,涂层表面的残余应力均为拉应力,裂纹随着应力的升高而变大,当功率为1.6 KW时,涂层表现出较高的耐蚀性。