激光熔覆原位自生Ti-Al-Si复合涂层的微观组织和高温抗氧化性能

为提高钛合金的高温抗氧化性能,采用激光熔覆原位自生技术,在TC4钛合金表面自行设计并制备了原子百分比为Ti∶Al∶Si=41∶41∶18和Ti∶Al∶Si=35∶35∶30的两种涂层。通过XRD、OM、SEM表征了涂层的微观组织和物相组成;借助管式电阻炉测试了涂层和基体试样在800℃×24h×5次循环氧化条件下的高温抗氧化性能;结合氧化增重和氧化动力学曲线分析了涂层的高温抗氧化机理。结果表明,涂层主要由Ti5Si3、Ti7Al5Si12、Ti3Al、TiAl和TiAl3等物相组成。涂层中没有出现一般激光熔覆所产生的外延生长柱状晶组织,全部为细小等轴晶。在800℃×24h×5次循环氧化条件下,TC4基材单位面积的氧化增重约为35.1mg·cm-2,涂层的约为2.8mg·cm-2和3.3mg·cm-2。两种涂层的高温抗氧化性能较钛合金基材分别提高了12.5倍和10.6倍。激光熔覆原位自生Ti-Al-Si复合涂层能明显改善TC4钛合金的高温抗氧化性能。涂层抗氧化性改善的机理,一方面是表面生成了连续致密的TiO2、Al2O3、SiO2氧化层,阻碍了氧扩散;另一方面是提高了氧化层的黏附性,使氧化层不易从涂层表面剥落,对涂层未氧化部分起到了很好的保护作用。     

Fe3Al金属间化合物及其复合涂层的组织结构与性能

以Fe3Al金属间化合物粉末与WC混合粉末作为喷涂材料,采用热喷涂的方法在Q235钢基体上制备出复合涂层。对涂层组织与性能进行了分析。结果表明：该类涂层组织致密,硬度较高,具有良好的耐磨性能。     

原位合成制备Fe-Ti-Cr-C系复合涂层

以钛铁粉、铬铁粉、铁粉、胶体石墨等为原料，利用原位合成法制备了Fe-Ti-Cr-C系复合涂层，涂层表面光滑、平整，与基体为冶金结合。采用扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪及显微硬度计，研究了涂层的相组成、组织结构、成分分布和涂层内部硬度分布。结果表明：涂层组织由Fe基固溶体、TiC和Cr3C2组成，TiC和Cr3C2是在加热过程中通过反应原位合成的。涂层中细小的TiC颗粒聚集成为块状，而Cr3C2为针状。在涂层表面与界面之间，涂层显微硬度不断发生变化，其值在涂层中达到最大值。     

添加Y2O3对激光熔覆原位合成TiB2和TiC增强镍基复合涂层组织的影响

在Ti6Al4V合金表面激光熔覆原位合成了TiB2和TiC颗粒增强镍基复合涂层,通过X射线衍射仪、光学显微镜和扫描电镜以及能谱仪研究了添加2%(质量分数)Y2O3对涂层组织的影响。结果表明:未添加Y2O3的涂层由增强相、少量如CrB和基体组织组成;添加Y2O3后,涂层中增强相TiB2的尺寸显著细化且有新相Ni3Y生成,CrB化合物数量减少,涂层与基底形成冶金结合,且界面更平整、致密,成分过渡区有一定程度的缩小。     

SHS-离心复合钢管金属间化合物-陶瓷内衬的显微组织

采用 SHS-离心法制备出金属间化合物 -陶瓷内衬复合钢管。利用扫描电镜、能谱以及 X射线衍射分析方法对内衬组织结构进行了分析。实验结果表明 ,内衬由以 Fe2 Ti、Al2 O3 为主的金属间化合物 -陶瓷层和以 Al2 O3 、Fe O·Al2 O3 为主的陶瓷薄层构成 ,两层之间为冶金结合。其中 Fe2 Ti呈大小不均的颗粒状或团聚状 ,两层中的 Al2 O3 均呈规则块状 ,同时 ,内衬中含一定数量的自蔓延反应不完全产物 Ti3 O5。     

激光原位制备CrFeAlTi复合涂层及性能

利用火焰喷涂和激光原位复合工艺在CLAM钢表面制备了CrFeAlTi复合涂层。利用扫描电镜、基材拉伸法以及摩擦磨损试验机分别分析了复合涂层表面和截面形貌,界面结合性能以及摩擦磨损性能。结果表明:复合涂层表面光整均匀,涂层内部组织致密分布,没有孔洞和裂纹等缺陷,与基体形成了良好的冶金结合。此外,复合涂层与基体之间呈现出较强的界面结合性能,且复合涂层也具有良好的摩擦磨损性能。     

反应合成Ni-Al金属间化合物多孔材料的研究

采用自蔓燃高温合成技术（SHS）制备Ni—Al金属间化合物多孔材料。采用XRD和SEM分析了SHS反应生成的多孔材料的相组成和微观形貌。结果表明：利用自蔓燃高温合成法制备的Ni—Al金属间化合物多孔材料，产物主要相组成为Ni3Al和NiAl，还有少量的Ni固溶体；反应形成的多孔材料的孔洞形状不规则、结构复杂，孔道曲折，孔壁粗糙，大大增加了多孔材料的比表面积；Ni／Al质量比为4：1的反应产物比质量比为3：1的反应产物致密，且孔洞直径较小，颗粒也较细小、均匀。     

激光诱导可控氧化辅助微细铣削TiAl金属间化合物的研究

TiAl金属间化合物微细铣削过程的高比切削力和微铣刀的弱刚性是导致微结构加工效率低、表面完整性差和工艺可控性低等问题的主要原因,本研究提出了激光诱导可控氧化辅助微细铣削复合加工新方法.在激光平均功率为4.5 W、扫描速度为1 mm/s以及富氧环境下,激光诱导TiAl金属间化合物生成了疏松多孔的氧化物,氧化物能够被微细铣...     

铁铝金属间化合物基涂层的高温滑动磨损性能研究

采用粉芯丝材和高速电弧喷涂技术制备了Fe-Al金属间化合物涂层及Fe-Al/WC复合涂层，研究了从室温至650℃不同试验温度下两种涂层的滑动磨损性能。结果表明，在高温下磨损面发生摩擦氧化反应形成大面积的氧化物保护层，降低了涂层的摩擦系数；剥层磨损是涂层的主要磨损机理。涂层中Fe3Al和FeAl金属间化合物相较高的高温强度和硬度，能有效地阻碍裂纹的产生、扩展及扁平颗粒的断裂，从而使Fe-Al涂层及Fe-Al/WC复合涂层表现出优异的高温耐磨性。添加WC硬质相后提高了复合涂层的平均硬度，从而提高了涂层的耐磨性；但高温下WC易发生氧化和分解，使复合涂层的高温耐磨性下降。     

不锈钢基体上激光熔覆原位合成制备TiB2/WC增强镍基复合涂层

采用激光熔覆原位合成技术在不锈钢基体表面制备了TiB2／WC增强镍基复合涂层,用X射线衍射仪、能谱仪、扫描电镜等对涂层进行了分析,并对涂层进行了热震试验。结果表明：涂层致密、厚度均匀、表面平整、无裂纹和孔隙、与基体呈冶金结合;涂层主要由TiB2、WC、γ-Ni等物相组成,细小的TiB2和WC粒子主要分布于γ-Ni枝晶间,可阻碍基体晶粒晶界的推移长大;WC颗粒主要分布于涂层中部和下部区域,原位合成的细小TiB2粒子主要分布于涂层上部;涂层具有较高的抗裂能力,与基体具有良好的结合强度。     

热容量对激光熔覆Ni60B复合涂层组织的影响

本文研究了不同热容量对宽带激光熔覆Ni60B复合涂层组织的影响。结果表明在相同的激光熔覆工艺参数下,随着热容量的增大,复合涂层中的组织越来越细小,反之,则越粗大;在同一热容量下,随着激光扫描速度的增大,复合涂层中的组织越来越细小。     

原位自生20%TiC/Fe和20%(TiW)C/Fe复合材料的组织与性能

用原位自生法制备了20％TiC/Fe复合材料,并以W替代部分Ti制备了两种20％(TiW)C／Fe复合材料,研究了它们的显微组织与性能。结果表明：在20％TiC／Fe和20％(Ti0．8W0.2)C／Fe复合材料中,TiC和(TiW)C分别是两种材料中唯一的第二相,它们呈枝晶、方块和条形等多种形态。在20％TiC／Fe中．由于TiC与铁熔体的密度相差较大,出现了第二相的分布不均现象。在20％(Ti0.7W0.3)C／Fe复合材料中,(TiW)C相是唯一的第二相,它呈细小等轴粒状和条状两种形态,均匀分布于基体中,它的硬度与耐磨性明显好于前两种复合材料。     

Effect of laser power on the microstructure and mechanical properties of TiN/Ti3Al composite coatings on Ti6Al4V

Laser nitriding is one of the effective techniques to improve the surface properties of titanium alloys and has potential application in the life extension of last-stage steam turbine blades. However, cracking of surface coating is a common problem due to heat concentration in laser nitriding process. Conventionally, the cracks can be avoided through heat treatment, which may have an important influence on the mechanical properties of coating. Crack-free TiN/Ti3Al IMC coatings on Ti6Al4V are prepared by plasma spraying and laser nitriding. The microstructures, phase constitutes and compositions of the coating are observed and analyzed with scanning electron microscopy(SEM), X-ray diffraction(XRD) and X-ray energy-dispersive spectroscopy(EDS). Microhardness, elastic modulus, fracture toughness of the coating are measured. The results show that the crackand pore-free IMC coatings can be made through the proposed method; with increasing laser power, the amount and density of TiN phase in the coating first increased and then decreased, leading to the similar trend of microhardness and elastic modulus and the reverse trend of fracture toughness of the coating. Both the average microhardness and elastic modulus of the coating increase three times higher than those of the substrate. The volume fraction of the TiN reinforced phase in composite can be controlled by varying the laser power and the cracking problem in laser nitriding process is successfully solved.     

机械振动辅助激光熔覆Fe-Cr-Si-B-C涂层的显微组织及界面分布形态

采用机械振动辅助激光熔覆复合改性新工艺,在45钢表面制备了单道Fe-Cr-Si-B-C合金涂层。借助X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和能量分散谱(EDS)分析了熔覆层的物相组成、微观结构和元素分布,通过HVS-1000型显微硬度计测试了熔覆层的显微硬度。结果表明,熔覆层主要由α-(Fe,Cr)固溶体、M₇C₃(M=Fe、Cr)碳化物、Fe₂B硼化物和少量Fe_0.9Si_0.1组成。在机械振动辅助作用下,熔覆层结合界面组织由平面晶向带状和柱状晶转变,振幅为0.13~0.18mm时的晶粒细化效果最为明显;熔覆层中增强相形态随着频率的增加由短杆状向颗粒状、层状、条状转变,分布形态由杂乱分布向弥散分布和网状分布转变。相比未加机械振动的熔覆层,机械振动下的熔覆层中气孔、裂纹减少,显微硬度提高了约13.9%。这些结果显示熔覆层中显微组织形态及其分布主要受振幅和频率协同作用的影响。     

交变磁场对激光熔覆铁基复合涂层宏观形貌的影响及其微观组织演变

通过特殊设计的电路及作用线圈制作了交变磁场发生装置,并用其研究了不同磁场强度对激光熔覆铁基涂层宏观形貌和显微组织的影响。基于电磁学及金属凝固原理,揭示了激光熔覆涂层的固化过程和磁场诱发熔覆涂层柱状树枝晶向等轴晶转变的主要机制。实验结果表明:在交变磁场作用下,熔池金属液表面产生的趋肤效应和交变电磁力使凝固后熔覆层的表面形态呈波浪式,熔高和横截面积均随磁场电流的增加而减小,但熔宽变化不大。熔池内部产生的电磁力驱动熔体流动使树枝晶熔蚀和机械折断,游离的破碎枝晶成为新的形核核心,增加了形核率,从而促使熔覆层顶部组织由树枝晶向等轴晶转变。随着磁场电流的增加,等轴晶区扩大,但涂层底部的组织变化不明显。     

激光热处理对铸造铝青铜合金微观组织与硬度的影响

采用激光热处理技术对ZCuAl10Fe3Mn2铸造铝青铜合金进行热处理。利用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪和IPP软件对合金的铸态组织结构、物相组成和力学性能等进行对比研究。结果表明,激光热处理对铝青铜合金组织结构和性能的影响是显著的,对激光热处理前、后比较发现基体仍以α相为主,但其含量明显减少,β′相、强化相K相、γ2相以及共析反应生成的(α+γ2)共析体的含量明显增加且更加均匀地分布于基体组织中。激光热处理后组织晶粒细化效果明显,起到了很好的强化作用。     

激光熔覆原位自生TiB2/Ni金属陶瓷涂层高温抗氧化性研究

利用激光熔覆技术在45钢表面制备了不同涂层成分的原位自生TiB2/Ni金属陶瓷复合涂层,研究了涂层显微形貌以及在600℃等温和不断升温中的高温抗氧化性能.结果表明:涂层均匀致密,内部无裂纹、气孔等缺陷,熔覆质量良好.当涂层中陶瓷相含量较低时,可以得到晶粒细小、均匀致密的氧化层,能有效阻止了涂层内部的高温氧化;但陶瓷相含...