过共晶Al－Si合金共生区激光表面处理

用２ｋＷ连续ＣＯ２激光对过共晶Ａｌ－１８Ｓｉ合金以不同能量密度和扫描速度进行快速熔凝处理。用扫描电镜、电子微区分析仪分析了微观结构。从计算机对Ａｌ－Ｓｉ合金ｆ－ｎｆ系统的非平衡理论计算所得的共生区及实验结果的分析可见，当能量密度和扫描速度决定的凝固条件处于共生区中部时，过共晶Ａｌ－Ｓｉ合金激光表面处理可以得到共晶间距低于２００ｎｍ的完全共晶结构。     

亚共晶白口铸铁激光表面强化的微观组织特征

对要求高耐磨的大型工件常用的亚共晶白口铸铁材料进行了不同条件的激光表面强化处理。重点分析研究其微观组织特征 ,目的是解决亚共晶白口铸铁使用寿命短和脆性大的难题。     

激光表面处理1.6%C超高碳钢的组织与性能

为了研究激光处理后超高碳钢表面组织及性能的变化,采用2kW连续横流CO2激光器对超高碳钢(C的质量分数为0.016)进行了激光处理,采用扫描电镜观察组织和显微硬度计测量深度方向显微硬度值的方法,进行了理论分析和实验验证,取得了沿深度方向的组织照片和硬度分布曲线。结果表明,激光处理层分为熔凝层、过热层和相变硬化层。熔凝层可观察到胞状树枝晶和离异共晶;相变硬化层组织细小,显微硬度(高达750HV～905HV)高于其它层,是典型的激光淬火组织。随激光功率增大(1000W～1200W),熔凝层中胞状树枝晶和离异共晶增多并细化,马氏体数量减少,各层的宽度、深度均增大,显微硬度降低。这一结果对细化超高碳钢组织和改善其性能是有帮助的。     

30CrMnSiA钢激光表面淬火的显微组织及耐磨性

采用功率为 2kW ,扫描速度为 10 0mm/min的工艺参数对钻杆接头材料 30CrMnSiA钢进行了表面相变硬化处理 ,研究了相变层的组织和耐磨性。实验结果表明 ,30CrMnSiA钢表面相变硬化层分为完全淬硬层、过度层和受热影响的基体组织 ,硬化层的显微组织明显细化 ,其表面层的耐磨性明显高于未经激光处理的 30CrMnSiA钢。     

激光冲击诱发相变的实验研究

本对激光冲击是否可以诱发相变进行了试验研究。用功率密度为１．０６×１０＾８Ｗ／ｃｍ＾２的激光器冲击Ｔ８钢表面。实验结果表明激光冲击处理使Ｔ８钢的表面显微硬度有所提高并可以发生马氏体相变。冲击处理后材料表面硬度提高了两倍，认为相变是Ｔ８钢表面硬度提高的原因之一。     

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。     

T10钢激光相变硬化的组织与性能研究

采用激光相变硬化工艺对T10钢表面进行了改性处理,并对改性后的组织与性能进行了研究,结果表明:硬化区组织为针状马氏体+少量残余奥氏体,热影响区组织为少量针状马氏体+网状渗碳体.基材组织为回火马氏体.淬硬层表面的洛氏硬度最高值为940Hv0.1,淬硬层内的显微硬度分布均匀,从硬化区→热影响区→过渡区→基材显微硬度呈梯度变化.激光相变硬化后淬硬层耐磨性分析,要比常规淬火后耐磨性提高10%左右.     

激光熔化沉积4045铝合金显微组织及显微硬度

采用激光熔化沉积技术制备了4045铝合金薄壁试样,研究了沉积试样热处理前后的显微组织演化,并测试其显微硬度。结果表明,沉积试样显微组织具有定向快速凝固特征,由Al枝晶和Al-Si共晶组成,其一次枝晶间距约22.3μm,二次枝晶间距约7.5μm,体积分数约42.7%,沉积试样顶部出现柱状树枝晶向等轴树枝晶转变。当前沉积层从底部到顶部冷却速度的降低导致Si相从珊瑚形貌向片状形貌转变,足够高的重熔率能保证后续沉积层重熔掉当前沉积层顶部片状Si相,以获得变质效果良好的珊瑚形貌Si相,热影响作用使紧邻熔合线过热区的珊瑚形貌Si相发生粗大等轴粒状化,导致其显微硬度低于层内区。珊瑚形貌Si相在540℃等温热处理保温20 min即可完成粒状化,并且随着保温时间延长,Si相发生粗化长大,显微硬度下降。     

45钢激光相变强化梯度组织的研究 (原始组织的影响)

通过试验 ,分析研究了 4 5钢激光相变强化梯度分布的显微组织特征以及原始组织对 4 5钢激光相变强化梯度组织及其显微硬度的影响。通过对不同原始组织激光相变强化效果的对比分析 ,指出原始组织越细小弥散 ,成分越均匀 ,缺陷密度越高 ,材料的临界硬化温度越低 ,越有利于激光相变强化。在相同的激光处理工艺参数下 ,原始组织为淬火高温回火态时 ,激光相变强化的效果最显著 ,正火态次之。淬火回火态的激光相变强化比退火态具有更大的硬化层深度及更高的显微硬度     

低碳钢表面激光相变硬化研究

为了研究不同激光功率及不同的冷却条件下,激光相变硬化处理对低碳钢表面性能和组织的影响,采用激光表面相变硬化方法,在低碳钢表面获得了比原先母材硬度高100HV～150HV的硬化层,采用金相显微镜分析了激光处理区的组织,且用显微硬度计测量了单道扫描时的纵向和横向的硬度分布.研究发现,激光作用区主要是低碳板条马氏体与未转变的索氏体甚至屈氏体、回火索氏体组织.搭接区组织均为细小的马氏体及中间分布着索氏体组织;由于10CrNiMo钢含碳量较低和碳扩散系数不同的原因,其最高硬度层并未在表面形成,而是形成在次表层.在软化区,前一道扫描形成的马氏体受到回火作用,原先固溶在马氏体中的碳析出,形成了回火索氏体,降低了硬度.结果表明,激光相变硬化工艺可以将10CrNiMo钢的表面硬度提高100HV～150HV左右,且表面保持很好的韧性,若想进一步提高其表面硬度,还需采取熔覆等其它工艺.     

激光相变硬化对离子渗氮层的影响

采用ＸＰＳ研究了３５ＣｒＭｏ钢离子氮化加激光相变硬化复合处理后不同层深处氮的变化。结果指出，复合工艺可在表层获得更深的氧氮化物层，含氮层的深度也将加大，并且与原渗氮层相比可在更深的位置得到氮化物层。     

40Cr钢搭接激光淬火组织研究

利用扫描电镜和x射线衍射仪，对40Cr钢进行搭接淬火，结果表明，激光硬化表面是由交替的淬火组织（包括二次淬火组织）和回火组织组成。     

镍基合金+WC激光熔覆层的显微组织形成机理及控制

采用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱分析等手段对镍基合金+WC熔覆粉末颗粒的颗粒种类、颗粒粒径、不同种类颗粒的分布及镍基合金+WC激光熔覆层内各种组织的不均匀分布进行了研究。根据热平衡原理建立了熔覆材料颗粒半径、激光束功率密度和熔覆材料颗粒加热温度之间的定量关系式,提出通过控制各种熔覆材料颗粒大小来实现设计与控制送粉激光熔覆层的显微组织,并以WC与N i基自熔合金混合粉料为熔覆材料,对获得的熔覆层的显微组织进行分析,证明了所提出的熔覆层显微组织的设计与控制方法的可行性与实用性。     

激光重熔层稀释区与熔覆区界面区域的组织结构

利用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对Ti6Al4V(TC4)合金表面激光重熔的NiCrBSi/TiN涂层稀释区与熔覆区界面组织进行了分析.结果表明,稀释区与熔覆区界面区域的快速凝固组织为Ti-Ni,Ti-Cr金属间化合物和Ti-N化合物.Ti-Ni,Ti-Cr金属间化合物中部分的Ti,Ni原子被熔池中的Cr,Al等原子所取代,形成了以Ti2Ni,TiNi和Cr2Ti为基的化合物.Ti-N两相之间的Ti2.6Ni1.33组织有许多的蜂窝",最大尺寸约为40 nm,较小的为10 nm以下.这是由于熔体中的气团"来不及逸出,在快速凝固中滞留的结果.     

低功率密度激光合成金刚石的相变机制

为了延长激光法合成纳米金刚石的有效作用时间从而提高合成效率,提出采用功率密度低、脉宽长的毫秒脉冲激光照射循环水介质中石墨颗粒合成纳米金刚石的新工艺。高分辨透射电镜(HRTEM)及X射线衍射(XRD)分析结果表明,产物中含大量具有球形单晶体结构或五重孪晶结构的金刚石颗粒(平均颗粒尺寸约为5 nm)。通过对纳米金刚石微观组织结构的分析以及理论计算测算出低功率密度(106W.cm-2)毫秒脉冲激光照射时石墨颗粒表面可达到最高温度5300 K,认为该功率密度毫秒脉冲激光照射石墨颗粒时,不能产生碳等离子体,只能使石墨颗粒熔融,得到液态碳。因此生成纳米金刚石的相变机制为:激光脉冲开始时,石墨颗粒吸收激光能量快速升温并达到熔融状态,激光脉冲过后,碳液滴迅速冷却,金刚石形核并长大得到纳米晶。     

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。     

AM50镁合金表面激光熔凝层的组织与耐蚀性能

采用CO2连续激光对AM50镁合金表面进行熔凝处理。利用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和X射线衍射(XRD)等手段对熔凝层的组织与成分进行了分析,通过在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的电化学极化曲线测试和浸泡实验对激光熔凝层的耐蚀性能进行了检测。激光熔凝处理使镁合金的组织得到高度细化,组织与成分分布更加均匀,β相减少,Al及杂质元素的固溶度增加。极化曲线测试结果表明,激光熔凝表面的腐蚀电位较未处理试样提高了37mV,阳极腐蚀电流密度约降低了一个数量级;浸泡实验结果显示,激光熔凝表面腐蚀坑的出现时间和扩展速率明显慢于未处理试样,激光熔凝处理使镁合金的耐蚀性能有了明显提高。     

H13钢激光堆焊与氩弧焊的组织和性能对比研究

研究了激光堆焊层的组织和性能，通过对激光堆焊、氩弧焊的组织对比分析，表明激光堆焊可以得到晶粒细小、稀释率低、热影响区窄的堆焊层，显微硬度提高1．5倍；但激光堆焊开裂倾向增大。     

激光熔覆制备原位颗粒增强金属基复合表层组织性能的研究

采用激光预置熔覆技术,通过在FeCSiBRe合金粉末中单独添加强碳化物形成元素Zr和复合添加Zr、Ti、WC元素和碳化物,在中碳钢基体上制备出原位析出的颗粒增强铁基复合材料表层。利用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDAX),对熔覆层显微组织特征以及硬质颗粒的分布规律进行了观察、分析;利用显微硬度计检测了熔覆层的显微硬度。熔覆层显微组织特征是树枝状的先共晶奥氏体分布在共晶基体上的亚共晶组织。熔覆层与基体成良好的冶金结合且未观察到裂纹和孔隙。熔覆层内析出的硬质颗粒分别是以ZrC和Zr、Ti、W为主的复合碳化物,由于凝固前沿对颗粒的特殊扑获作用,主要分布在枝晶内与枝晶间。