激光重熔WC—Co涂层冲蚀性能

采用超音速火焰喷涂技术在低碳钢表面喷涂一层WC-12Co涂层,然后对其进行激光重熔处理,考察熔覆后涂层、低碳钢以及喷涂层的冲蚀磨损性能.结果表明:冲蚀角60°时熔覆层的质量损失率最大,与低碳钢和喷涂层比较,冲蚀开始阶段,熔覆层的质量损失率较低,随着冲蚀次数的增加,氧化层被冲蚀,熔覆层质量损失率升高.金相观察看出,熔覆层的致密度要优于喷涂层;硬度测试显示熔覆层硬度稍低于喷涂层.由此可推出,激光熔覆改变了涂层的组织结构,对于涂层冲蚀性能有一定影响.     

激光熔覆超音速火焰喷涂陶瓷复合涂层的结构和性能

对YAG激光器产生的矩形激光束及在熔覆超音速火焰喷涂陶瓷复合涂层过程中激光功率对涂层组织和性能的影响进行了研究.采用扫描电镜分析了激光熔覆后的涂层组织结构,比较了采用不同激光输出功率2、3、4kW所得熔覆层的显微硬度和耐磨性能.结果表明:激光熔覆层与基体为冶金结合,熔覆层的硬度较喷涂层的硬度有所提高,并随着激光功率的提高而增加.激光熔覆层的磨损失重远低于喷涂层.     

激光熔覆WC-Ni基超硬梯度复合涂层的组织与性能

利用激光宽带熔覆技术在45钢表面制备了WC-Ni基超硬梯度复合涂层.对激光熔覆层用SEM、EDS、XRD进行观察和分析.对比研究了单一熔覆层、梯度熔覆层的熔覆层形貌、缺陷状态、硬度及其分布.结果表明,单一熔覆层易出现宏观裂纹、界面处熔合差等缺陷;梯度激光熔覆层逐级过渡的结合形式缓解了应力集中,使应力合理分布.在优化的工艺参数下,通过连续控制微观结构要素,可以实现成分、组织的梯度变化,获得无气孔、无裂纹的梯度熔覆涂层.其中,梯度熔覆层组织主要是由γ-Ni、WC等相组成,涂层的硬度值从熔覆层至基体呈梯度降低趋势,外层平均硬度可达2000 HV0.1以上.     

激光熔覆纳米金刚石减摩涂层研究

采用激光熔覆技术制备了纳米金刚石减摩涂层,对熔覆层的组织形貌、硬度、摩擦性能等进行了实验研究,探讨了熔覆层减摩机理.结果表明,熔覆层耐磨性能比基体提高61.4%;熔覆层中含有大量金刚石相,提高了熔覆层的硬度,提高了熔覆层自润滑性及耐磨性,细化了熔覆层晶粒.     

45钢多道搭接激光熔覆层的组织与性能

在45钢表面进行了激光搭结熔覆WC-12Co涂层的实验,对复合涂层的组织、硬度等进行了研究.结果表明:激光熔覆区在微观结构上分为熔覆层、熔化区和热影响区.在搭接区出现了较为粗大的组织特征,采用同一激光工艺参数,多道搭接熔覆层的显微硬度降低.多道搭接熔覆产生的重稀释导致涂层中WC硬质相含量明显降低,是造成激光熔覆层硬度下降的主要影响因素.     

钢表面激光熔覆镍基合金涂层裂纹控制的研究

在对45钢表面激光熔覆镍基合金涂层组织、相分析的基础上,对熔覆层裂纹的形成机理进行了研究,热应力、硼化物的偏聚和熔覆层中的夹渣是导致熔覆裂纹产生的主要原因.为了消除裂纹,采用超声振动激光熔覆的方法,制备了超声振动激光熔覆Ni60B涂层和超声振动激光熔覆Ni60B+1％Y2O3涂层,并对它们的显微组织和裂纹情况进行了分析.结果表明,超声振动对镍基合金熔覆层裂纹有很好的抑制作用,通过添加适量的稀土元素,制备了成形良好无裂纹的涂层.     

TC4合金表面熔覆石墨烯增强钛基复合涂层的组织及性能

目的 通过氩弧熔覆技术在TC4合金表面制备石墨烯增强钛基复合涂层,以改善其耐磨性能.方法 将钛粉和石墨烯在球磨机中充分混合.将混合后的粉末涂覆于TC4合金表面,采用氩弧熔覆技术将预涂覆粉末熔化,制备出陶瓷颗粒增强钛基熔覆层.采用X射线衍射分析仪分析涂层的物相,利用光学显微镜、扫描电子显微镜分析熔覆层中颗粒相的组成及分布.采用显微维氏硬度仪和摩擦磨损试验机,测试熔覆层的显微硬度和磨损性能.结果 熔覆层厚度可达1 mm,且表面及横截面没有气孔、裂纹等缺陷产生,物相主要包括TiC和 α-Ti.熔覆层中不同区域的组织存在差别,涂层的中上部组织主要为树枝晶,底部组织中树枝晶逐渐减少.熔覆层与基体呈冶金结合,组织致密.增强相TiC以颗粒状和花瓣状形式存在.石墨烯增强钛基复合涂层的显微硬度高达845.4HV.在相同磨损条件下,TC4合金基体与熔覆层的磨损量分别是0.153 g和0.0123 g,熔覆层的磨损量明显降低.涂层的磨损机制主要是磨粒磨损.结论 与TC4合金基体对比,熔覆层的显微硬度提高约2.5倍,耐磨性提高12倍.氩弧熔覆原位自生TiC陶瓷颗粒增强钛基熔覆层可显著提高TC4合金表面的耐磨性.     

工艺路径对多层多道激光熔覆残余应力的影响

采用盲孔法测量Q345钢块表面多层多道激光熔覆Co基涂层的残余应力,研究了熔覆工艺路径对激光熔覆残余应力的影响.结果表明,平行焊道方向的残余应力远大于垂直焊道方向的应力,且均为拉应力;增加激光熔覆层单层厚度,熔覆层及试板背部基材残余应力明显增大.与两层熔覆层激光焊道平行叠加的熔覆路径相比,采用两层熔覆层垂直交叉的熔覆工艺路径,降低了熔覆层的残余应力,采用分区熔覆且每个区域各熔覆层垂直交叉堆焊的熔覆工艺路径,熔覆层残余应力水平最低;熔覆前对试板进行2 mm的预弯变形对涂层残余应力影响不明显,但显著降低了试件背面的残余应力.     

碳化物增强金属基激光熔覆层制备技术现状研究

碳化物是金属涂层中的强化相,它的形态、尺寸、含量等参数对熔覆层的性能影响十分显著.而这些参数又和碳化物增强金属基熔覆层的制备方式(碳化物引入方式)密切相关.综述了碳化物增强金属基激光熔覆层制备技术的研究现状,分析了碳化物"外加法""原位合成法""复合引入法"对激光熔覆涂层的影响.     

Q235钢等离子熔覆Fe基合金+TiC复合涂层组织和性能的研究

利用等离子熔覆技术,在Q235钢基体上熔覆TiC+Fe基合金以获得高硬度的复合涂层.测试了熔覆层的显微硬度,采用金相显微镜、X射线衍射仪研究了熔覆层的组织.结果表明,涂层显微硬度随TiC含量的增加而增大;涂层主要组成为低碳马氏体;TiC主要分布于晶粒内和晶界处.     

激光熔覆在AlN陶瓷表面制备铜基金属覆层缺陷分析及控制

通过脉冲式YAG激光器在AlN陶瓷表面制备铜基金属覆层,分析熔覆层的缺陷,并研究如何能控制熔覆层缺陷的发生,熔覆试样的缺陷主要表现为陶瓷基板炸裂、熔覆层成形不完整、熔覆层微观裂纹和气孔.结果表明,通过调节激光熔覆的热输入可以保证陶瓷基板的完整性并且熔覆层成形良好;通过焊前预热和焊后缓冷的工艺可以降低熔覆层微观裂纹和气孔的形成几率.通过优化激光熔覆工艺参数和工艺方法,可以形成良好的熔覆层,并且AlN陶瓷基板和铜基金属覆层之间形成过渡层,形成良好的冶金结合.     

铌合金电子束表面熔覆层裂纹控制

在铌合金表面进行了电子束熔覆硅化物涂层试验.利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)观察了涂层表面形貌,通过分析熔覆层表面的裂纹率以及裂纹的最大宽度,对熔覆涂层质量进行评价,研究了电子束熔覆参数对裂纹的影响.结果表明,裂纹倾向随着电子束束流、聚焦电流及扫描速度的增大呈先减小后增大的变化规律,通过控制电子束熔覆参数的合理匹配可以实现对涂层裂纹的控制.通过单变量试验和正交优化试验,筛选出了优化的熔覆处理工艺参数为:电子束束流为17 mA,聚焦电流为1 885mA,扫描速度为540 mm/min.采用优化工艺参数获得的涂层的熔覆效果较理想,表面平整光滑无裂纹,晶粒致密均匀.     

低碳钢表面激光熔覆层与热喷涂层组织与性能对比

利用CO2激光器在Q235低碳钢表面激光熔覆了Ni25合金涂层。用扫描电镜、显微硬度计对熔覆层的微观组织、显微硬度进行了测定与分析。结果表明：激光熔覆层质量良好,基本无裂纹、气孔等缺陷,覆层中存在着大量的树枝晶,与基体之间为冶金结合,结合强度高;而热喷涂层质量不好,存在明显的孔洞和间隙,与基体之间为机械结合,结合力微弱;经过激光重熔之后覆层的硬度明显高于喷涂层的硬度,且2种覆层的硬度均比基体的硬度要高。     

快速成形堆积层表面制备耐磨涂层的组织及性能

为了提高快速成形零件的服役性能,采用机器人脉冲熔化极气体保护焊工艺在H08Mn2Si堆积材料表面制备了耐磨涂层。利用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)观察分析了基体和涂层的组织形貌,在纳米硬度计上测试了基体–过渡区–涂层的硬度变化,采用T11摩擦磨损试验机考察了油润滑条件下基体和涂层的摩擦学性能。试验结果表明,熔覆涂层与快速成形堆积基体材料呈冶金结合,无孔洞、裂纹出现,沿基体–涂层方向随着距离的增大材料显微硬度呈增大趋势。熔覆涂层的摩擦因数低于快速成形堆积基体材料,磨损过程也更平稳,相对耐磨性是快速成形堆积基体的5.91倍。这主要是由于熔覆涂层基体硬度较高且有M7C3等硬质相形成所致。     

电磁场辅助激光熔覆技术的研究进展

激光熔覆技术在装备制造、石油化工等领域有着广泛应用,但熔覆层裂纹、气孔和夹杂、溶质元素分布不均匀及表面起伏等问题严重制约了其应用。因而,提高熔覆层质量,特别是减少高硬材料熔覆层裂纹,对发展激光增材制造和再制造技术具有重要意义。电磁场辅助激光熔覆技术具有组合形式多样、工艺可控性强、作用效果显著等特点,通过在激光熔覆过程中施加电磁场,利用电磁力对熔池的搅拌作用改变传质传热过程,可以实现提高熔覆层质量、细化微观组织、改善性能的目的。在介绍电磁场辅助激光熔覆技术的应用背景及技术特点的基础上,系统总结了国内外关于电磁场辅助激光熔覆技术相关研究的最新进展。梳理概括了电磁场对激光熔覆过程的影响机制,讨论了电磁场对熔体运动行为和凝固过程的影响机理。电磁场对熔体运动行为的影响主要体现在电磁搅拌效应、电磁制动效应、热电磁流体效应、电迁移效应、趋肤效应等方面;对熔体凝固过程的影响主要体现在晶粒破碎作用、原子团起伏效应、焦耳热效应等方面。同时,详细分析了不同电磁场形式(单一磁场、单一电场及电磁复合场)对激光熔覆涂层组织和性能的影响,并对比分析了不同电磁场形式的优缺点和差异性。归纳了现阶段应用于电磁场辅助激光熔覆的涂层材料体系,包括铁基涂层、镍基涂层、钴基涂层及复合涂层,重点讨论了电磁场对各类涂层组织成分均匀化和析出相及强化相分布规律影响的内在机理。同时结合电–磁–超声多场耦合辅助激光熔覆技术的最新成果,阐述了电磁场和超声场的耦合作用对激光熔覆涂层的影响。最后对现阶段电磁场辅助激光熔覆技术存在的问题及未来发展方向进行了展望。     

304不锈钢局部干法水下激光填丝熔覆层微观组织及性能

采用自行研发的水下激光填丝熔覆装备,在304奥氏体不锈钢板材表面进行激光填丝熔覆试验,并对空气环境和水下环境的熔覆结果进行对比分析,以探索在水下环境进行304不锈钢的缺陷修复. 通过XRD,EDS,光学显微镜分析了熔覆层的显微组织、化学成分和物相组成,采用显微硬度仪进行了硬度测试,利用动电位极化与交流阻抗谱技术研究熔覆层电化学腐蚀行为. 结果表明,在两种环境下均制备了单层多道熔覆层,且无明显气孔、裂纹等缺陷;熔覆层包括熔覆区、搭接区、相变影响区、熔合区、热影响区,显微组织主要由奥氏体、铁素体、马氏体组成;由于各区域内微观组织及晶粒的大小不同,使得熔覆层硬度呈阶梯分布;在3.5%NaCl溶液中,两种环境熔覆层均呈现出明显的钝化行为,且两种熔覆层耐腐蚀性能相近;所研制的水下激光填丝熔覆装备及工艺,可以满足实际工程对于熔覆层高效制备、成形质量控制及耐蚀性能的要求,可用于水下环境304不锈钢表面的防护与修复.     

等离子熔覆Fe基/WC-10Co-4Cr涂层的组织与性能研究

目的 制备高强度和高硬度的耐磨性涂层,用于已磨损的机械零件表面,以延长其使用寿命,避免机器因磨损而带来的各种故障。方法 采用等离子熔覆技术在40CrMnMo表面制备WC-10Co-4Cr/Fe300合金复合熔覆层,研究不同质量分数WC-10Co-4Cr对熔覆层组织和性能的影响。利用金相显微镜、超景深光学显微镜、SEM、EDS、XRD对熔覆层的组织形貌进行表征和物相分析,借助数显显微硬度计和销盘式摩擦磨损试验机测试熔覆层的硬度和耐磨性。结果 WC-10Co-4Cr/Fe300合金作为一种复合材料,与基材形成了冶金结合,结合区域无孔洞和裂纹。熔覆层微观结构随着WC-10Co-4Cr含量的增加,逐渐由柱状晶向树枝晶过渡,它主要由Fe₆W₆C、(Cr、Fe)₂₃C₆和WC相组成。熔覆层的平均硬度大致随着WC-10Co-4Cr含量的增加而提高,当WC-10Co-4Cr的质量分数达到20%时,熔覆层的硬度最高(518.5HV0.2),大约是基体硬度的1.7倍。熔覆层的主要摩擦机理为磨粒磨损,随着WC-10Co-...     

激光-感应复合熔覆WC-Ni涂层极限条件研究

为解决熔覆层易开裂、熔覆效率低的问题以及合理地选择工艺参数.进行了激光-感应复合熔覆Ni基WC涂层的实验,定义了激光高速扫描下的极限熔覆状态,研究了激光比能与粉末面密度对熔覆层宏观形貌的影响规律.结果表明,最小激光比能、最大熔覆层厚度、接触角均与最大粉末面密度呈线性关系;激光-感应复合熔覆速度达3000 mm/min,送粉率达82.7 g/min,相对单纯激光熔覆技术的效率提高了近5倍,而且获得的Ni60A+20%WC涂层经检测无裂纹.     

6061铝合金表面激光熔覆稀土CeO_2+Ni60组织及摩擦磨损性能

为提高铝合金的表面性能,利用激光熔覆技术在6061铝合金表面制备了添加稀土Ce O2的Ni60熔覆层,并通过金相显微镜、SEM、显微维氏硬度计和摩擦磨损试验机等设备研究了CeO2对Ni60熔覆层组织结构、硬度及摩擦磨损性能的影响.结果表明,加入2%的Ce O2可有效地减少熔覆层中的裂纹、孔洞和夹杂物,促进晶粒细化,提高熔覆层的组织均匀性、表面硬度及耐磨损性能;在相同磨粒磨损条件下,CeO2+Ni60熔覆层的耐磨性是铝合金的7.1倍,是Ni60熔覆层的1.6倍;Ni60熔覆层可以显著降低铝合金表面摩擦系数,而添加稀土CeO2能提高Ni60熔覆层的摩擦系数稳定性,从而改善Ce O2+Ni60熔覆层的耐磨性能.