激光熔覆纳米Al2O3等离子喷涂陶瓷涂层

采用X射线衍射仪、扫描电镜和显微硬度计研究了45#钢表面激光熔覆纳米Al2O3改性Al2O3 13%TiO2(质量分数)陶瓷涂层的相组成、微观结构和显微硬度,同时对涂层的磨损特性进行了考察.结果表明,激光重熔区亚稳相γ-Al2O3转变成稳定相α-Al2O3,熔覆层由粗颗粒α-Al2O3和TiO2以及纳米α-Al2O颗粒组成,在激光的作用下,等离子喷涂层的片层状结构得以消除; 纳米Al2O3颗粒仍然保持在纳米尺度,填充在涂层的大颗粒之间,使涂层致密化程度得以提高,因此纳米Al2O3改性涂层的显微硬度较高,且其耐磨性能明显优于等离子喷涂层.     

激光熔覆纳米Al_2O_3等离子喷涂陶瓷涂层

采用X射线衍射仪、扫描电镜和显微硬度计研究了45#钢表面激光熔覆纳米Al2O3改性Al2O3 13%TiO2(质量分数)陶瓷涂层的相组成、微观结构和显微硬度,同时对涂层的磨损特性进行了考察。结果表明,激光重熔区亚稳相γ Al2O3转变成稳定相α Al2O3,熔覆层由粗颗粒α Al2O3和TiO2以及纳米α Al2O颗粒组成,在激光的作用下,等离子喷涂层的片层状结构得以消除;纳米Al2O3颗粒仍然保持在纳米尺度,填充在涂层的大颗粒之间,使涂层致密化程度得以提高,因此纳米Al2O3改性涂层的显微硬度较高,且其耐磨性能明显优于等离子喷涂层。     

镁合金表面TIG熔敷Al2O3增强复合涂层组织及性能研究

采用脉冲钨极氩弧(TIG)熔敷工艺,对AZ91HP镁合金表面熔敷Al-Al2O3涂层的组织结构、耐腐蚀性、显微硬度和磨损形貌进行了研究.结果表明,在电流为150A、电弧移动速度100mm/min时,基体材料表面能够形成由细密的组织中均匀分布的Al2O3颗粒相组成的熔敷层;该熔敷层明显改善了AZ91HP镁合金在ω(NaCl)=3.5%溶液中的耐腐蚀性能,同时提高了镁合金表面的显微硬度和耐磨损性能.     

体育器械用镁合金的激光表面处理

从体育器械用镁合金的激光表面改性角度出发,运用X射线衍射仪、光学显微镜、显微硬度仪、磨损试验机及电化学测量系统,研究了激光熔覆复合涂层对合金母材物相、显微组织、显微硬度、耐磨性和耐腐蚀性能的影响。结果表明,经过激光表面改性后的AZ31镁合金的表面硬度、耐磨性和耐腐蚀性能得到极大提高,且当Al-Si质量比为6∶1的Al2O3、TiO2时综合性能最好。     

激光器(Nd:YAG)工艺参数对熔覆层组织的影响

研究了采用Al、Si和Al2O3混合粉对AZ91D镁合金表面进行激光熔覆的工艺和熔覆层组织。激光加工是在一个5 kW固体激光器(Nd:YAG)上进行的,研究了Si和Al2O3颗粒在熔覆层中的体积分数、分布、形貌及其组织。较系统地研究了激光工艺参数对其组织和熔覆层显微硬度的影响。结果表明,熔覆层的平均显微硬度比基体AZ91D的(HV0.0560~70)高很多,可达HV0.05210;并且,随着激光功率的增加,熔覆层的显微硬度下降,这种情况在较低功率(小于2 kW)时更为明显。给出了用Al、Si和Al2O3混合粉激光熔覆AZ91D镁合金表面适当的工艺参数和均匀的复合层组织。     

纳米复合陶瓷涂层激光熔覆后的组织与耐磨性能

研究了45#钢表面激光熔覆纳米A12O3复合陶瓷涂层的微观组织结构、显微硬度和磨损特性。结果表明，激光熔覆层由α-A12O3和TiO2以及A12O3纳米颗粒组成，在激光的作用下，消除了原来等离子喷涂层的片层状组织；纳米颗粒仍然保持纳米尺度，填充在涂层的大颗粒之间，起着桥连的作用；同时涂层气孔率的降低使涂层致密化程度得以提高，纳米A12O3涂层的显微硬度较高，且其耐磨性能明显优于等离子A12O3 13％TiO2喷涂层。     

激光熔覆AZ91D镁合金的界面特征和耐磨性研究

在AZ91D镁合金表面激光熔覆Al Al2O3粉末制得复合涂层.用X-ray衍射确定激光熔覆层的相结构,用光学显微镜和扫描电子显微镜(SEM)观察激光熔覆层和AZ91D基体之间的结合区域的生长形态.结果显示,在激光熔覆层中Al2O3颗粒的分布是均匀的,结合区晶体的生长形态是一种独特的柱状树枝晶.温度梯度、树枝晶生长和熔池的凝固速度均影响它的形成.与AZ91D基体相比,激光熔覆层的耐磨性得到了改进.     

Al-Si合金表面制备ZrO2等离子体电解氧化涂层

采用等离子体电解氧化方法在Al-Si合金表面制备了氧化锆涂层.通过SEM、XRD研究了涂层的显微组织和相组成.结果表明,在氧化初期,涂层生长为典型的电化学极化控制的阳极沉积阶段,生长速率较快,且主要以向外生长为主;随处理时间的延长及涂层增厚,涂层生长速率有所降低,且主要以向内生长为主.涂层主要由t-ZrO2、m-ZrO2、α-Al2O3和γ-Al2O3组成,t-ZrO2为涂层的主晶相.随着氧化反应的进行,涂层表面由等离子体放电形成的微孔逐渐过渡为重复堆积的陶瓷颗粒,颗粒尺寸为1～2μm.     

Study on Laser Cladding NiAl/Al2O3 Coating on Magnesium Alloy

利用等离子喷涂技术,在AZ91D镁合金表面制备NiAl/Al2O3涂层,并通过激光对涂层进行重熔处理。利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)测试手段分别研究了涂层在激光重熔前后的相组成和形貌,涂层的结合强度和孔隙率分别采用拉伸法和光学显微镜(OM)测量,利用显微硬度计测量重熔前后涂层的显微硬度。结果表明:经激光重熔处理后,NiAl过渡层与基体及Al2O3涂层界面处出现了具有冶金结合的特征,涂层的结合强度由原来的11.34提高到33.2MPa;涂层的孔隙率则由原来的10.23%下降到4.10%,涂层变得更致密;涂层中的亚稳相γ-Al2O3全部转变为稳定相α-Al2O3;涂层的显微硬度HV0.05由3290MPa提高到5200MPa,有利于其耐磨性的提高。     

飞秒激光刻蚀对纳米金刚石薄膜表面微观特性的影响

利用飞秒激光对纳米金刚石涂层进行刻蚀试验,通过改变激光的重复频率,输出功率以及焦点扫描速度,研究不同的激光加工参数对金刚石涂层烧蚀结果的影响。利用白光干涉仪器、SEM、拉曼光谱仪研究了飞秒激光刻蚀后涂层表面微观粗糙度、微观形貌以及碳相结构变化。采用面积推算法计算出扫描速度1 mm/s,有效脉冲数为90时的烧蚀阈值。结果表明：金刚石涂层表面飞秒激光诱导的条纹状结构周期（LIPSS）接近飞秒激光波长,改变飞秒激光重复频率对涂层表面形貌修饰影响不大;由于烧蚀饱和作用,飞秒激光功率增加至80 mW过程中涂层表面微观粗糙度持续减小随后维持在325 nm左右;激光扫描速度的增大可使LIPSS特征消失,当扫描速度增加至1.4 mm/s后,涂层表面微观粗糙度不再继续降低而是随着速度的增大而增大。激光诱导的金刚石涂层表面石墨化程度越高,涂层表面微观粗糙度则越低;当有效脉冲数为90时纳米金刚石薄膜的飞秒激光烧蚀阈值为0.138 J/cm²。     

Al2O3颗粒增强AZ91D镁基复合材料的研究

以平均颗粒尺寸为30nm的Al2O3颗粒作为增强相,采用全液态搅拌铸造法制备了Al2O3/AZ91D复合材料。通过光学显微分析、XRD衍射分析、SEM扫描和EDS能谱分析、硬度测试等检测手段对复合材料的显微组织和性能进行了研究。研究结果表明:由于初生相α-Mg在Al2O3颗粒表面非均质形核及Al2O3颗粒阻碍α-Mg相生长的双重作用使Al2O3/AZ91D复合材料的晶粒得到了明显细化,而且复合材料的硬度明显高于AZ91D合金,并随着Al2O3颗粒加入量的增加,其复合材料的硬度不断提高。     

不同激光功率下镁合金表面激光熔覆Ni60合金涂层的显微组织和磨损性能

为提高镁合金表面的耐磨性,利用5kW横流连续CO2激光器在AZ31B镁合金表面熔覆Ni60合金粉末,制备了无裂纹、气孔等缺陷的熔覆层。分析讨论了不同激光功率下熔覆层的显微组织和磨损性能。结果表明:熔覆层的显微组织为典型的枝晶状态,且随着激光功率的增加,枝晶尺寸增加;不同的激光功率下,熔覆层都由Mg、MgNi2、Mg2Ni3Si、Mg2Ni、Mg2Si和FeNi组成,但当激光功率增加时,Mg相含量逐渐减小,其它相含量逐渐增多。在枝晶细化和各种金属间化合物的共同作用下,熔覆层的显微硬度和耐磨性能都得到提高,且激光功率P=3 000W时,提高程度最大,即显微硬度提高了840%～1 102%,磨损失量是原始AZ31B镁合金的8.57%。     

AZ91D镁合金表面激光熔覆Al-TiC涂层组织和性能的研究

目的研究Al-TiC涂层组织和性能的特性,以提高镁合金涂层的硬度和耐蚀性能。方法采用Nd:YAG固体激光器,在AZ91D镁合金表面通过激光熔覆制备Al-TiC涂层,采用光学显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计、电化学工作站,对熔覆层的组织形貌、物相结构、显微硬度和耐蚀性能进行测定和分析。结果 Al-TiC涂层的主要组成相有AlTi_3(C,N)_(0.6),Al_3Mg_2,Mg_2Al_3,Al和TiC等。激光熔覆层的厚度约为0.35 mm,表面成型良好,结合层晶粒细小,熔覆层与镁合金基体之间结合良好,呈大波浪形。熔覆层试样的平均显微硬度为224HV,约为基体显微硬度(62HV)的4倍,由此表明熔覆层对镁合金硬度有明显的增强作用。镁合金基体的自腐蚀电位为-1.475 V,自腐蚀电流密度为7.556×10~(–5) A/cm~2,熔覆层试样的自腐蚀电位为-1.138V,自腐蚀电流密度为4.828×10~(–5) A/cm~2,与镁合金基体相比,熔覆层的腐蚀电位值增加,腐蚀电流密度值变小,熔覆层的耐蚀性能得到提高。结论采用激光熔覆技术,能够在AZ91D镁合金基体表面制备Al-TiC涂层,由于硬质相AlTi_3(C,N)_(0.6),Al_3Mg_2,Mg_2Al_3,TiC等的存在,熔覆层的显微硬度和耐蚀性能显著提高。     

镁合金AZ91HP表面激光重熔Al2O3涂层的组织及性能

采用等离子喷涂和激光重熔复合工艺在AZ91HP镁合金表面制备了Al2O3陶瓷涂层.结果表明,由于受激光作用区温度场分布、陶瓷材料热物性参数和涂层厚度等因素的综合影响,激光重熔Al2O3涂层呈现出明显的分层结构特征.依据组织结构不同,可将其分为:由α-Al2O3柱状晶构成的表面熔凝区、具有团絮状形貌特征的烧结区以及保持原喷涂态结构特征的残留等离子喷涂层.由于激光重熔陶瓷涂层表面单相α-Al2O3柱状晶的形成,使其硬度及耐磨、耐蚀性均明显优于等离子喷涂Al2O3涂层和原始镁合金.     

激光强化纳米Ni-SiO2复合镀层微观组织及性能

在P20塑料模具钢表面制备了Ni/nano-SiO2复合镀层并利用CO2激光器进行强化处理.所采用的激光输出功率为2.0～3.1kW,扫描速度为0.8～2m/min.对纳米复合镀层、纳米复合镀激光强化层的显微组织结构进行分析,并测试了其硬度和耐磨性.结果表明:通过高能量密度的激光处理,强化层组织结构为多面体纳米SiO2颗粒,且消除了镀层原有缺陷(如间隙、微裂纹),强化层硬度、耐磨性在纳米复合镀层的基础上进一步提高.     

AZ91HP镁合金电沉积Ni-SiO_2纳米复合镀层的显微结构与耐磨性(英文)

以AZ91HP镁合金为研究对象,以纳米氧化硅为第二相粒子,通过纳米复合电沉积法制备AZ91HP镁合金Ni-SiO2纳米复合镀层。利用扫描电镜观察纳米复合镀层的显微形貌与微观结构,利用显微硬度计测定纳米复合镀层显微硬度,利用M200摩擦磨损试验机测试纳米复合镀层的耐磨性能。结果表明:在AZ91HP镁合金表面获得了结晶均匀、结构致密的Ni-SiO2纳米复合镀层;纳米复合镀层剖面形貌显示纳米复合镀层与镁合金基体结合良好;镀液中纳米颗粒含量为10g/L时,AZ91HP镁合金表面电沉积Ni-SiO2纳米复合镀层的显微硬度最高,最高达HV367;摩擦磨损试验表明纳米复合镀层与镀镍层、镁合金基体相比,耐磨性明显提高,这是由于纳米颗粒的细晶强化和弥散强化所致;纳米复合镀层的磨损机制主要是磨粒磨损,镁合金基体磨损机制为粘着磨损,镀镍层磨损机制为剥层磨损。     

飞秒激光加工参数对RB-SiC表面形貌的影响

目的 揭示飞秒激光加工参数对反应烧结碳化硅(Reaction-Bounded Silicon Carbide,RB-SiC)表面形貌的影响规律。方法 通过改变激光能量密度和有效脉冲数,研究RB-SiC表面烧蚀槽的形貌变化规律,确定飞秒激光加工RB-SiC的去除机理。采用扫描电镜、共聚焦显微镜、X射线能谱仪和拉曼光谱仪分析RB-SiC烧蚀前后的表面形貌演变行为。结果 激光能量密度在0.62~10.48 J/cm²时,Si富集区域形成凹陷结构,SiC颗粒区域形成周期性结构(Laser-Induced Periodic Surface Structures,LIPSS),周期约为970 nm。随着激光能量密度的增加,凹陷结构扩大加深,表面球形纳米颗粒增多,烧蚀槽宽度呈对数增长。有效脉冲数在69~ 1 379,Si富集区域的去除量高于SiC颗粒区域的去除量。随着有效脉冲数增加,烧蚀槽深度显著加深,凹陷结构扩展成深坑结构,飞溅至烧蚀槽外侧的纳米颗粒聚集成团簇物,由Si、SiC和非晶态SiO2构成的沉积物在烧蚀槽边缘形成堆积层。结论 降低激光能量密度能够减少RB-SiC表面凹陷和纳米颗粒,有助于提升烧蚀形貌的一致性。增加有效脉冲数会促进烧蚀槽底部深坑结构的产生,进而扩大Si与SiC去除量之间的差异。     

AZ31B镁合金表面火焰喷涂Al-Mg_2Si涂层的耐腐蚀性能

为提高AZ31B镁合金表面的耐腐蚀性能,用火焰喷涂方法在镁合金表面制备Al-Mg_2Si复合涂层。采用XRD、SEM和EDS分析涂层的物相组成、微观组织及元素分布;通过电化学试验测试样品在3.5%NaCl溶液中的腐蚀电位、腐蚀电流密度;通过3.5%NaCl溶液浸泡试验测试样品的腐蚀速率;并测试涂层的显微硬度。结果表明:涂层中的主要物相有Mg_2Si、Al,组织比较致密,元素分布均匀。Tafel极化曲线测试表明,Al-Mg_2Si涂层样品与AZ31B镁合金样品相比腐蚀电位从-1.489 V正移到-1.366 V,腐蚀电流密度从2.817×10~(-3) A/cm~2降低到1.198×10~(-3) A/cm~2。浸泡试验结果表明,喷涂Al-Mg_2Si的镁合金的腐蚀速率明显低于没有喷涂的镁合金。显微硬度测试表明,涂层的显微硬度集中分布在259~308 HV0.05之间,镁合金为50~60 HV0.05。因此在AZ31B镁合金表面火焰喷涂Al-Mg_2Si涂层可以提高其耐腐蚀性能,表面硬度显著提高。     

测绘仪器用镁合金的表面喷涂处理

采用等离子喷涂工艺对测绘仪器用AZ31镁合金进行了表面喷涂处理,分析了用于涂层的纯铝粉和Al2O3粉的物相组成和表面形貌,对镁合金基材、纯铝涂层和Al/Al2O3复合涂层的耐磨性能进行了对比试验研究。结果表明,三种材料的耐磨性从高到低依次为Al/Al2O3复合涂层、纯铝涂层、镁合金基材。其中,镁合金基材的磨损失重量约为Al/Al2O3复合涂层的2.8倍。在测绘仪器表面喷涂Al/Al2O3复合涂层可以极大提高其耐磨损性能。     

AZ91镁合金表面等离子喷涂涂层的微观组织与磨损性能研究

以AZ91镁合金为对象,采用等离子喷涂技术在其表面喷涂铝、Al2O3和Al/Al2O3复合涂层,研究了涂层的微观形貌、物相组成和磨损性能。结果表明,复合涂层表面存在有Al和Al2O3颗粒,Al2O3颗粒数量相对较少,尺寸约为40⁹0μm。Al/Al2O3复合涂层具有最佳的耐磨损性能。