铝合金表面激光熔覆的新进展

本文总结了铝合金表面激光熔覆的特点,阐明了激光熔覆的合金体系及工艺方法,分析了各种熔覆层及界面的组织特征及性能,提出了铝合金激光表面熔覆存在的主要问题及改进途径.     

铝合金表面激光熔覆铜基合金涂层研究

为了提高铝合金的表面强度,根据铜合金的液相分离性质,采用CO2激光熔覆方法,在铝合金表面成功制备了铜基合金涂层。结果表明,涂层的基体相为铜基固溶体,强化相主要为呈弥散分布的laves相。涂层中的强化相表现出了"富Mo核心"+"包围相"的复合结构特征,这主要是由于富Mo核心的析出为液相分离提供了异质形核条件所造成的。硬度测试表明,所获涂层的硬度约为270HV0.05,比ZL104铝合金提高了约2倍。     

激光熔覆对铝合金疲劳性能的影响

对模拟腐蚀损伤的铝合金试样表面进行了激光熔覆填充处理,分析了激光熔覆层的显微组织,并对熔覆试样和基材试样进行了疲劳寿命对比实验。结果表明,表面激光熔覆会显著降低材料的疲劳性能,在99%可靠度的前提下,熔覆试样的安全寿命比基材试样有所降低。其主要影响因素有熔覆层底部的枝晶、重熔区内的缺陷和熔覆层内的拉应力。经过表面机械冲击后,疲劳性能得到显著提高,提高幅度为244%,疲劳断口形貌表明,熔覆层有明显的疲劳特征。     

7050铝合金表面Al/Ti激光熔覆工艺实验及温度场模拟分析

在7050铝合金表面激光熔覆Al/Ti复合粉体,通过3因素3水平正交试验得知当激光功率为1.5 k W,扫描速度为150 mm/min,离焦量为50 mm时熔覆层质量最优。模拟计算得到正交试验工艺参数下的光斑中心最高温度值,并利用极差分析得到:正交试验因素对中心点最高温度值影响程度从大到小的顺序是扫描速度V,激光功率P和离焦量S。通过对9组试样熔池尺寸及不同位置点温度随时间变化趋势分析可以得到,试样前端结合较差是由于熔覆过程中基体熔池深度较小,不足以使基体与熔覆材料很好地结合;而后端都出现的不同程度的变形和烧蚀,是末端温度急剧积累引起的。通过分析Al/Ti熔覆层的金相组织可知,熔覆层组织以胞状树枝晶为主,且分布均匀细密。     

ZL101铝合金表面激光熔覆Fe-Al金属间化合物涂层

以纯Fe粉和纯Al粉为熔覆材料,在ZL101基体表面采用激光熔覆工艺制备了3种不同成分的Fe-Al化合物涂层.利用光学显微镜、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)仪和显微硬度计,对熔覆合金层以及熔覆层与铝合金基体的结合界面区的组织结构和显微硬度进行了分析.实验结果表明,激光熔覆涂层主要由FeAl与Fe3Al相构成,涂层与基体呈锯齿状结合.3种涂层(Fe-Al,2Fe-Al和3Fe-Al)均有较高的显微硬度,分别为744 HV,603 HV和795 HV.     

TC2钛合金表面激光熔覆修复工艺研究

对激光熔覆修复表面带铬层的TC2钛合金构件进行了研究.结果表明,熔覆修复层的显微组织从界面往上依次由平面晶、细晶层和中部细小的树枝晶构成,主要元素Ni和Cr在截面内均匀分布,原有Cr层与熔覆层内的Cr元素呈连续状,构件修复区以外的铬层与基体的结合未受激光熔覆的影响.熔覆层具有较高的平均硬度,其中双层熔覆的修复层具有较小的过渡区,其参数组合是比较适宜的.     

光纤激光送丝熔覆修复工艺研究

采用光纤激光器在不锈钢表面进行侧向送丝熔覆修复实验,系统地研究了激光工艺参数对熔覆道形貌影响并确定合适的多道搭接率取值范围,为多道多层送丝激光熔覆修复技术应用提供指导。结果表明:影响熔覆道宏观成形和形貌参数的激光工艺参数主要有激光功率、扫描速度和送丝速度,离焦量的影响相对较小,当激光能量密度为100J/mm2,熔丝率为39.44×10-6 g/J时,可得到稳定平滑的熔覆道;合适的搭接率变化范围为45%~53%,此时多道单层熔覆层表面平整度在100μm以下。     

激光熔覆修复机车连杆裂纹研究

采用激光熔覆技术,对机车连杆大头定位齿的裂纹修复进行了试验研究。结果表明,选取G115合金粉末作为敷料,在适当的工艺条件下,修复部位具有良好的塑性、韧性和较高的强度和硬度,与基体形成了良好的冶金结合,完全达到了工件再使用的技术要求。对机车连杆的裂纹进行激光熔覆修复是可行的。修复部位熔覆层组织是典型的亚共晶组织先共晶枝干构成组织的骨架,其成分是γ—Ni固溶体,Cr、Fe和Si原子固溶其中;枝晶间组织为细小碳化物、硼化物和γ-Ni固溶体的共晶组织。     

内缸活塞杆的激光熔覆修复北大核心CSCD

选取了两种不同的合金粉末材料,采用激光熔覆技术,对内缸活塞杆表面进行了修复强化处理,对比分析了两种不同材料熔覆后的微组织、微硬度、耐腐蚀性和耐磨性,提出了两种不同熔覆材料修复的内缸活塞杆所适用的工作环境。研究结果表明,两种熔覆层材料均能有效提高内缸活塞杆表面的耐磨性、抗冲击性和抗腐蚀性。     

锰青铜表面激光熔覆镍基合金的微观组织

用Rofin-Sinar CW025 YAG激光设备,采用同步送粉的方式进行自熔性Ni-Cr-B-Si合金粉末的激光熔覆,获得了无气孔和裂纹缺陷的熔覆层.借助扫描电子显微镜(SEM,LEO 1450)、能谱仪(EDS),X射线衍射(XRD)对激光熔覆层进行组织、成分及物相分析.研究结果表明,激光熔覆层与C86300铜合金基体实现了良好的冶金结合,激光熔覆层组织主要是γNi,Cr7C3,Ni2B,Ni3B以及少量CrB2和Cr3Si,并且实现了主要元素(Cr,Fe,Ni,Cu和Zn)从基体到熔覆层的梯度分布.     

激光熔覆Ta-W合金涂层工艺方法研究

采用预置涂层和同轴送粉激光熔覆方法,分别以Ta/W混合粉末和纯W粉末为熔覆材料,纯Ta为基底,在Ta板上制备Ta-W合金涂层,对难熔金属材料的激光熔覆工艺方法进行了对比研究。利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)及显微硬度计对两种方法所制备熔覆层的微观组织和显微硬度进行了分析。结果表明,预置粉末法激光熔覆层厚度均匀,稀释率低,涂层内部为粗大的Ta-W合金固溶体组织,熔覆层平均硬度为1500HV,高于基底10倍。同轴送粉法激光熔覆层与基底呈良好的冶金结合,熔深较大,涂层内部为致密细小的树枝状Ta-W合金固溶体,均匀分布于Ta中。涂层平均硬度为800HV,为基材的5倍。     

Cu-Zr-Al非晶合金成分设计与激光熔覆

在采用团簇线判据优化设计Cu-Zr-Al非晶合金成分的基础上，采用激光熔覆技术在AZ91HP镁合金表面制备了Cu-Zr-Al合金涂层。研究结果表明，合金涂层是由非晶、Cu8Zr3和Cu10Zr7相所组成。通过X射线峰位分离计算表明，随着扫描速度增加，由于熔覆区冷却速率增大，稀释度降低，致使合金涂层中非晶相的相对含量上升，其最高质量分数可达61％。同时，由于金属间化合物的增强作用随着扫描速度的增加而减弱，致使合金涂层的硬度、弹性模量、耐磨性降低，而耐蚀性增高。     

铜合金的激光熔敷

从九种铜合金粉末中优选出了适于激光熔敷的ＣｕＳｎＰ合金。Ｃｕ／铸铁激光熔敷存在界面浸润能力差、表面易氧化、层内气孔多等缺陷；它属于微稀释熔敷；对工艺参数控制严格。添加硅、硼等脱氧剂可改善界面浸润和保护能力，获得可工业应用的大面积熔敷层，其主要相结构为ａ＋β，Ｈｖ１５０。     

激光熔覆Ni-Sn共晶合金的组织演变

采用激光熔覆方法制备了 Ni-Sn共晶合金熔覆层, 通过对不同扫描速度下熔覆层的组织特征进行分析, 发现熔覆层组织主要由琢-Ni+Ni3Sn层片共晶组成, 层片间距相比基材明显细化, 并且在熔覆层与基材界面处, 共晶层片基本沿熔覆层沉积方向外延生长, 随着远离基材, 层片共晶生长方向逐渐向激光扫描方向偏转, 在垂直激光扫描方向的熔覆层横截面呈现出类等轴的共晶团组织。随着扫描速度的增加, 熔覆层中的带状组织和顶部的少量非规则共晶团逐渐消失, 共晶层片间距减小。用描述快速共晶生长的 TMK模型对熔覆层底部的共晶层片间距随激光扫描速度的变化规律进行了分析, 实验结果与理论模型基本吻合。     

铝合金激光熔覆Ni-WC涂层的组织及耐磨性

采用５ｋＷＣＯ２激光器，对ＺＡ１１１合金表面的Ｎｉ－ＷＣ等离子涂层进行了熔覆处理。利用ＳＥＭ和Ｘ射线衍射分析了激光层中的组织分布，并对激光处理后的试样进行了耐磨性实验。实验结果表明，激光熔层中的组织以镍铝基的金属间化合物Ａｌ３Ｎｉ，Ａｌ３Ｎｉ２，ＡｌＮｉ和Ｎｉ３Ａｌ为主；ＷＣ颗粒基本在熔区中熔化，在冷却过程中以弥散碳化物形式析出。这些组织的存在使得激光熔层具有很高的硬度，其润滑磨损耐磨性为未经激光处理喷涂层的１．７５倍和Ａｌ－Ｓｉ合金基体的２．８３倍。     

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。     

激光熔覆铁基合金涂层的高温氧化性能

通过在Fe基合金粉末中添加Cr3C2的方法,在35CrMo钢表面激光熔覆制备抗高温氧化Fe基合金复合涂层。采用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)等分析手段对激光熔覆层600℃氧化100h后的氧化膜形貌及成分进行分析,研究不同Cr3C2含量对抗高温氧化性能的影响。结果表明,激光熔覆Fe基合金涂层组织均匀致密,与基体结合良好,无裂纹、气孔等缺陷。在600℃下,Fe基合金涂层和添加Cr3C2的Fe基合金涂层的抗高温氧化性能均明显优于基体,其累计氧化增重及增重速率远远小于基体。Fe基合金熔覆层600℃氧化后表面形成了FeCr2O4尖晶石氧化物,具有较好的抗氧化能力。由于添加的Cr3C2熔覆过程中发生分解,使熔池中Cr元素含量提高,高温下试样表面形成连续完整的Cr2O3氧化膜,故添加Cr3C2的熔覆层的抗高温氧化性能提高。     

激光熔覆WF218合金粉末的研究

本文对激光熔覆用WF—218合金粉末的激光熔覆工艺和熔覆层组织、性能进行了研究,获得了WF—218钴基合金粉末激光熔覆层厚度和宽度与最小比能量关系曲线和熔覆层的性能数据,为用户选择和使用激光熔覆WF—218合金粉末和在气门等产品上应用提供了依据。     

45#钢的NiCrBSi激光涂复

应用2 kW-OO 激光器在45#铜板上进行NiCrBSi合盘的激光涂复处理．使用透射电镜和X射线衍射进行分桁的结果表明整个激光区的相组成是相同的,而在熔化区与基体交界的过渡层的相组成则与熔化区的有所不同.