激光增材修复K465高温合金裂纹控制研究

采用激光增材技术修复了损坏的K465镍基高温合金航空发动机涡轮叶片,研究了激光增材修复K465高温合金的裂纹特征,分析了开裂机理,并采取有效措施实现了裂纹控制。结果表明:激光增材修复K465合金的裂纹产生于热影响区,并沿晶界扩展到修复区中,为液化裂纹;热影响区晶界上的连续液膜来源于晶界上大尺寸γ′相的液化,且晶界液化过程中有γ-γ′共晶出现;利用Ansys软件进行应力场模拟的结果显示,基材及熔池之间存在较大热应力;通过同步预热基材,并采用优化的激光工艺参数,实现了K465高温合金单道多层结构的无裂纹激光增材修复。     

激光表面熔凝处理对共晶铝硅合金疲劳裂纹扩展的影响

研究了共晶铝硅合金在激光表面熔凝处理后的显微组织变化及激光表面熔凝处理对合金疲劳裂纹扩展的影响.结果表明,激光表面熔凝处理使试验合金的表层微观组织发生显著变化,熔凝层中的初生α-Al枝晶相和共晶Si相均有明显细化,熔凝层的硬度显著提高;在应力比R为0.1和0.5的试验条件下,激光表面熔凝处理能显著提高共晶铝硅合金的疲劳裂纹扩展抗力.     

激光熔覆镍基合金涂层及其应用研究

采用激光熔覆技术在４５钢表面获得镍基合金涂层。研究了激光熔覆涂层工艺、熔覆层的组织结构、硬度和腐蚀－冲蚀磨损特性,并用２Ｃｒ１３不锈钢进行了腐蚀－冲蚀磨损对比试验。激光熔覆镍基合作层已经成功地应用于矿用渣浆泵的平衡盘等零件。     

45# 钢表面激光熔覆自熔性镍基碳化钨粉末

目的提高45#钢的表面性能。方法利用IPG光纤激光加工系统,采用不同的工艺参数在45#钢表面激光熔覆自熔性镍基碳化钨粉末,对熔覆层的宏观表面(平整度、表面硬度、裂纹情况)及金相组织、显微硬度分布进行对比分析。结果在激光功率为1200 W、扫描速度为2 mm/s、送粉电压为7 V时,获得的熔覆层宏观表面相对平整光滑,平均洛氏硬度约是基体的2.5倍。由微观组织分析得知,熔覆层及界面处无裂纹、气孔等缺陷,熔覆层中上部组织晶粒细小,沿熔覆层与基体交界处向外,晶粒呈现柱状晶及等轴晶,组织性能良好,基体与熔覆层间冶金结合比较牢固。熔覆层显微硬度分布比较均匀,并且与基体相比提高了约1.5倍。结论 45#钢表面机械性能得到提升,在其表面激光熔覆自熔性镍基碳化钨粉末具有可行性和研究价值。     

Laser cladding of Ni-based alloy on stainless steel

The coatings on a stainless steel substrate were conducted by laser cladding of Ni-based alloy, using a 5 kW continuous wave CO2 flow transverse laser. SEM, EDX and X-ray diffraction were used to analyze the microstructure and constituent phases of the obtained coatings by laser cladding with direct injection of the powder into the melt pool. Solidification planar, cellular and dendrite structures were observed in Ni-based alloy coating. There exists an optimum metallurgical bond between Ni-based laser cladding layer and the base material. The high hardness of the Ni-based alloy coating is attributed to the presence of M7C3-type carbides (essentially chromium-riched carbide) dispersed in the γ(Ni,Fe) phase matrix.     

激光熔覆镍基粉末涂层的研究

分析了激光熔覆表面处理技术对镍基自熔性合金粉末材料性能的要求，研究了合金粉末的化学成分、微观组织及熔覆层的性能，并对涂层的耐磨性进行了分析。     

晶粒尺度对镍基高温合金的高温失塑裂纹敏感性的影响

镍基高温合金FM-52M是被广泛应用于核电关键部件焊接结构的熔敷金属。但在厚壁管道焊接中,FM-52M的窄间隙填充焊缝具有明显的高温失塑裂纹(DDC)倾向。由于该类热裂纹缺陷的存在,将导致关键部件的焊接结构在核电严苛环境中服役时出现极大的安全隐患。目前在压力容器安全端等厚壁管道焊接制造中,仍无法完全避免该缺陷。针对该问题,提出了采用脉冲TIG焊细化FM-52M的焊缝微观结构改善材料的高温力学性能。通过基于Gleeble技术的单向拉伸试验(STF试验)对FM-52M填充焊缝的DDC裂纹敏感性进行评估,结果证实细化的微观组织提高了DDC裂纹的临界应变,增加了该熔敷金属的抗DDC性能。     

铸造镍基高温合金K439B的组织及典型性能

介绍了铸造镍基高温合金K439B的典型显微组织、800℃长期时效组织稳定性和主要性能,并与K4169和CM939合金进行了比较。结果表明,K439B合金的拉伸性能和承温能力达到CM939合金水平,800℃抗氧化性能和涂盐热腐蚀性能优于K4169合金,800℃燃气热腐蚀性能与K4169合金相当,具有较低的焊接热裂纹敏感性,综合性能优良,已经在燃烧室机匣、预旋喷嘴、喷嘴环导向器等先进航空发动机和燃气轮机热端部件上获得应用。     

激光表面熔凝处理过共晶Al-Si合金的疲劳裂纹扩展行为

试验研究了Al-20%Si合金在激光表面熔凝处理后的显微组织特征及激光表面熔凝处理对合金疲劳裂纹扩展形为的影响。结果表明,激光表面熔凝处理使试验合金的显微组织得到了明显细化,熔凝层主要由细小的初生Si、-αAl及Al-Si共晶相组成,熔凝层的硬度显著提高;在应力比R为0.1和0.5的试验条件下,激光表面熔凝处理显著提高了试验合金的疲劳裂纹扩展抗力。     

Ni基高温合金表面激光熔覆Co基合金的组织

采用横流CO2 激光 ,在Ni基高温合金表面激光熔覆H gan sCo钴基非自熔性合金粉末 ,制备了无缺陷的涂层。利用光学显微镜、扫描电镜及附件 (EDS)、透射电镜(TEM)、X射线衍射仪分析了Co钴基合金熔覆层的组织结构 ,比较了熔覆层两道之间搭接重熔区与非重熔区的组织特征。结果表明 ,熔覆层的初生相为γ -Co枝晶 ,枝晶间为γ -Co Cr2 3C6 共晶 ;熔覆层与基体交界具有快速定向凝固特征 ,晶粒生长方向为垂直于界面 ,而表层则倾向于平行激光扫描方向 ;熔覆层两道搭接重熔区界面部分晶粒的结晶方向继承了第一道的结晶方向     

激光熔覆添加稀土Ni基合金涂层的组织

为提高零件表面的耐磨性和耐蚀性,采用CO2激光器在45钢表面熔覆添加稀土的Ni-Cr-B-Si合金粉末,获得了与基体呈冶金结合的、性能良好的镍基涂层。采用扫描电镜、X射线衍射、显微硬度计对熔覆层的界面组织、显微硬度、物相等做了分析。结果表明,激光熔覆添加稀土的Ni基合金涂层组织由平面晶、胞状晶、柱状树枝晶组成,涂层具有较高的硬度,稀土变质的激光熔覆处理对提高低碳钢性能具有重要的指导意义。     

激光熔覆镍基合金磨损及电化学腐蚀性能研究

目的 为解决不锈钢零件在工程应用中表层由于磨损、腐蚀导致其使用寿命缩短的问题,修复和提升不锈钢表层的硬度、耐磨性及耐蚀性.方法 在总结前期大量实验数据及规律的基础上,采用激光熔覆法在304不锈钢表层制备无裂纹、熔覆质量良好的Ni60涂层.利用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪等设备,系统地研究了熔覆层组织的形貌、元素分布及物相结构.采用显微硬度计、摩擦磨损仪、电化学工作站等设备,测试熔覆层的硬度分布、磨损特性及电化学特性.结果 涂层具有均匀致密的微观结构,主要以固溶态γ-(Ni,Fe)、碳化物M23C6(M=Fe、Ni、Cr)、硼化物CrB组成,熔覆涂层的显微硬度约为基材的2.5倍,熔覆过程中,硬质增强相的形成是其硬度提升的主要原因.熔覆涂层的磨损率、磨损深度、磨损后表面单位面积的粗糙度(Sa)分别为基材的8.5％、69％、22.2％,与基材相比,涂层的耐磨性能明显更优.涂层的腐蚀速率比基材低2个数量级,涂层表面形成的致密钝化膜是耐蚀性好的主要原因.结论 熔覆质量良好的Ni60涂层,较304奥氏体不锈钢基材有更加优异的硬度、耐磨及耐腐蚀性能.     

镁合金的激光表面处理技术

评述了激光表面熔凝、激光表面合金化和激光表面熔覆技术用于镁合金表面处理中提高其耐蚀性和耐磨性的机制,以及这些表面处理技术的研究现状。并探讨了激光表面处理技术在镁合金应用中存在的问题和该技术的发展前景。     

激光熔覆修复铜合金零件的工艺研究

研究了铜合金表面激光熔覆修复工艺和熔覆层组织.结果表明,采用优化的激光功率和扫描速度,可在黄铜基体表面熔覆与基体呈冶金结合、无裂纹的锡青铜合金修复涂层;其熔覆层组织具有快速凝固特征,熔覆层从下到上分别为细小胞状晶、粗大树枝晶、细小枝晶和胞状晶组织.     

WC颗粒增强Ni基合金复合涂层的热处理组织变化

制备了Ni60B合金激光熔覆涂层、微米WC颗粒增强Ni60B合金激光熔覆涂层(WCm)和纳米WC颗粒增强Ni60B合金激光熔覆涂层(WCn),模拟干滑动磨损温升和磨损时间对激光熔覆涂层进行了100～900℃不同温度下的热处理,用扫描电镜、透射电镜和X射线衍射技术等分析了原始激光熔覆涂层的组织以及在不同温度处理后涂层的组织变化,研究了仅在热的作用下,有无WC颗粒强化对涂层组织变化的影响,以及微米WC和纳米WC不同颗粒增强对镍基合金涂层组织变化的作用。分析结果表明:激光熔覆Ni60B涂层随温度上升到700℃,Cr、Fe、C元素发生扩散,碳硼化物形态变化并发生晶型转变,在900℃时才有相析出现象。WCm涂层和WCn涂层随着温度的升高,Ni基固溶体中出现W和Cr、Fe、C的脱溶,各种形态的碳化物组织将发生不同形式的转化。纳米WC的加入使得WCn涂层组织过饱和度增大,出现上述变化的温度降低。     

添加Si粉对AZ91D镁合金激光表面改性

为提高镁合金的表面硬度,对预置Si粉的AZ91D进行高能CO2激光表面改性处理.采用光学显微镜、扫描电镜、电子探针微区分析和X射线衍射仪等方法研究了激光改性层的组织结构.结果表明:AZ91D表面改性层主要由α-Mg,Al12Mg17和Mg2Si组成.Si粉与镁合金完全发生反应形成金属间化合物Mg2Si,Mg2Si以树枝状分布.Al-Mn相由AZ91D基体中的团聚棒状变为激光改性层中的分散球状.激光表面改性后.由于Mg2Si相产生的强化和Mg17Al12产生的细晶强化,显微硬度从80 HV提高到324 HV.     

Effect of laser repairing on corrosion behaviour of metal–inert gas welding joint of 7N01 aluminium alloy

The heat affected zone (HAZ) on the metal–inert gas (MIG) welding joint of 7N01 aluminium alloy was repaired by multipass narrow gap laser welding. The Y–X direction precracked three‐point bending sample was used in the alternate immersion test. The morphology of specimen surfaces demonstrated that the exfoliation corrosion in the HAZ after laser repair (HAZ_a) was more serious than that before laser repair (HAZ_b). The electrochemical impedance spectroscopy after different immersion corrosion time indicated that the HAZ_a and HAZ_b had similar corrosion potentials. However, the pitting corrosion resistance of HAZ_a was lower than that of HAZ_b at the beginning of exfoliation corrosion. The stress corrosion crack (SCC) of 7N01P‐T4 aluminium alloy displayed a multicrack source and an intergranular crack propagated along the rolling grain boundary under the test condition. An unusual method was taken to measure the length of SCC. The results showed that laser repairing did not weaken the stress corrosion resistance of the original joint.     

烟机涡轮盘和叶片的损伤分析与激光随形熔铸重建

讨论了我国烟机轮盘与叶片冲蚀损伤的多种形态和修复的可行性 ,研究了激光修复的工艺方法、修复用材料、修复层的结构、组织与性能等特性。研究发展的控制激光熔铸随形定向生长和高能微弧冷焊沉积技术可实现高质量、高性能修复     

不同基面角度对激光熔覆Ni25/WC涂层耐磨性的影响

目的 为实现模具曲面或斜面区域修复,研究不同基面角度对激光熔覆Ni25/WC涂层形貌和耐磨性的影响。方法 采用激光熔覆技术在不同角度的基体表面制备了Ni25/WC修复涂层,利用X射线衍射仪(XRD)、维氏硬度计、扫描电镜(SEM)和摩擦磨损试验机,分析和研究了不同角度对涂层截面形貌、物相组成、微观组织、显微硬度和摩擦磨损性能的影响及机理。结果 熔覆过程中,基体表面为90°时,在重力作用下,粉末流向下偏移,部分粉末无法进入熔池,使得单道涂层厚度降低,熔池内的金属熔液受重力影响向下滑落,激光熔覆快速凝固的特点使得熔液在滑落前凝固,导致涂层形心向下侧偏移。在重力、运载气体及空气阻力的作用下,混合粉末中密度更大的WC颗粒向下偏移量更大,未进入熔池的大尺寸的WC颗粒更多,使得涂层中WC颗粒含量降低。WC颗粒含量影响涂层的磨损形式,0°涂层主要磨损形式为犁削作用和黏着磨损,90°涂层主要发生了磨粒磨损。结论 不同角度单道涂层的截面形状和厚度不同,0°涂层呈现两侧较为对称的半圆或半椭圆,涂层厚度更大,90°涂层的形心随重力向下侧偏移,涂层厚度明显减小;涂层的物相种类相同,均由FeNi3、Ni2B及WC等相组成;0°涂层显微硬度平均值为446.67HV0.2,90°涂层显微硬度平均值为456.13HV0.2。0°涂层磨损率为0.002 6 mg/m,90°涂层磨损率为0.008 mg/m,0°涂层耐磨性优于90°涂层,磨损机制不同是耐磨性产生差异的主要原因。