激光功率对T10钢表面高熵合金熔覆层组织及性能的影响

利用激光熔覆方法在热处理后的T10A钢表面制备FeCrTiMoNiCo高熵涂层,然后利用X射线衍射仪和显微镜分析了试样熔覆层及基体界面处的相结构及组织变化,并采用显微硬度计测试了试样处理后的截面硬度。结果表明,经过激光熔覆技术得到的高熵合金层主要由Fe基固溶体组成,并且含有少量的金属间化合物,激光功率对化合物组成有一定影响。熔覆层的组织为椭圆形胞状晶和柱状晶,其中胞状晶沿着短轴方向排列成长条状,熔覆层厚度随激光功率的增加逐渐提高。熔覆层的硬度最高达到了780 HV,比基体硬度高230 HV,随激光功率的增加,硬度先增加后降低。     

激光功率对Cr12钢铁基熔覆层的组织和显微硬度的影响

以铁基合金为熔覆粉末材料,采用不同激光熔覆功率进行单层单道激光熔覆,分析了光纤激光功率参数对熔覆层组织和性能等方面的影响。结果表明,随着激光功率的增加,激光熔覆层的显微组织形态由胞状晶和柱状树枝晶向树枝晶转变。其他工艺参数不变,组织中的晶粒尺寸随着激光功率的增大而增加。熔覆层显微硬度随距熔覆层表面距离的增加而增加,在距表面0.8mm处达到峰值,随后降低至母材硬度值附近,当激光功率为700W时,0.8 mm处显微硬度值最大,硬度HV_(0.2)为681.16。熔覆层中所含有的主要物相为Fe_(0.94)Ni_(0.054)、[Fe,Ni]、Cr_3C_2和Cr_(23)C_6。     

激光熔覆制备Fe-Mo-Ni-Si-B非晶纳米晶复合涂层的性能

利用激光熔覆技术在45钢上制备Fe-Mo-Ni-Si-B涂层,并进行激光重熔处理。借助光学光学显微镜、环境扫描电子显微镜、X射线衍射仪对涂层的组织结构进行研究,并利用维氏硬度计、磨损试验机、电化学工作站等设备分析了重熔前后涂层的显微硬度、摩擦磨损及耐腐蚀性能。结果表明:利用激光熔覆技术能够在45钢上获得冶金结合良好的Fe-Mo-Ni-Si-B非晶纳米晶复合涂层。熔覆层由晶体相和非晶相混合组成,主要的晶体相包括Fe Si、Fe2B、Fe Ni、Fe3Mo及Fe单质。经过重熔处理后,熔覆层组织细化,晶粒更为细小,非晶相比例提高。熔覆层的硬度可达到1007 HV0.1,而重熔层硬度略提高到1076 HV0.1,与基体相比,都提高了5~6倍;与基体相比,熔覆层的耐磨性和耐蚀性得以提高,其中重熔层更是表现出优异的耐磨性和耐蚀性。     

激光重熔对材料表面激光熔覆层的影响

熔覆层中的裂纹是激光熔覆技术应用的主要障碍。为了提高熔覆层的性能,抑制裂纹扩展,采用CO2激光器在45钢表面激光熔覆了Ni25合金粉末,然后采用不同工艺参数对熔覆层进行激光重熔处理研究。实验结果表明,激光重熔能够减少熔覆层中的裂纹和气孔,使熔覆层表面变的平整,颗粒状组织消失。较慢的激光扫描速度更有利于降低熔覆层的残余应力,减少缺陷。激光重熔后材料表面的显微硬度有所降低。研究结果对激光熔覆技术的应用具有实用价值。     

钛合金表面激光熔覆TiN-Ni基合金复合涂层的组织和磨损性能

以TiN和NiCrBSi合金混合粉末为原料，采用激光熔覆技术在TC4合金表面制备出TiN颗粒增强Ni基合金涂层。利用XRD，SEM和TEM等分析了激光熔覆层的相组成及微观组织，并测试了激光熔覆层的显微硬度和磨损性能。结果表明，激光熔覆层由熔覆区和稀释区2个区域组成，熔覆区的组织是在γ-Ni树枝晶和γ-Ni＋Ni3B层片状共晶的基体上均匀地分布着TiN颗粒和针状尬3C6相，显微硬度在9000MPa-12000MPa之间.稀释区为基底TC4合金和熔覆材料Ni基合金的混合凝固区，呈胞状晶和树枝晶形态。激光熔覆层中存在颗粒强化、细晶强化和固溶强化等多种强化作用，大幅度地提高了TC4合金的耐磨性能。     

纳米Y2O3-Co基合金激光熔覆复合涂层的分析

采用纳米Y2O3和Co基合金粉末,并利用激光表面熔覆技术和堆焊技术在Ni基合金基体上制备了纳米Y2O3-Co基合金复合涂层.运用扫描电镜(SEM)等测试方法,研究了复合涂层的显微组织和显微硬度,通过磨损试验和腐蚀试验分析了激光熔覆涂层和单一堆焊层的耐磨性和耐蚀性.结果表明,激光熔覆层显微组织由熔合区、细等轴状枝晶区及粗枝晶区构成;激光熔覆层的显微硬度由堆焊层的512.8 HV提高到868.9HV;激光熔覆层的耐磨性提高了51.2倍,40 min磨损量由堆焊层的25.6 mg降低到激光熔覆层的0.5 mg;激光熔覆层在10%HCl、10% HNO3和10% NaOH中的耐腐蚀性均比堆焊表面有明显改善.     

重熔及退火对316L不锈钢激光熔覆层残余应力的影响

选用316L不锈钢粉末在Q235钢板上进行激光熔覆,并对熔覆试样进行了激光重熔和退火处理。利用盲孔法对熔覆层及基体的残余应力进行测试,采用光学显微镜、维氏硬度计对熔覆层进行微观组织观察和硬度测试。结果表明,激光重熔后熔覆层组织结构未发生显著改变;熔覆层经600 ℃退火2 h后晶粒有轻微长大,经800 ℃退火2 h后发生再结晶,枝状晶数量减少。经过激光重熔和退火工艺后,显微硬度仍维持较高值。激光重熔最多能使残余应力降低55.9%,而合理的退火处理工艺能使残余应力降低70%以上, 800 ℃退火2 h时残余应力的改善效果最显著,残余应力降低了83.8%。     

铝青铜片与Q345钢激光熔覆工艺与组织

采用单道熔覆试验,在Q345钢表面激光熔覆铝青铜片,研究激光功率和扫描速度对熔覆层组织及显微硬度分布的影响。结果表明,激光熔覆铝青铜覆层内组织致密,与基体呈冶金结合,随着激光能量密度的增加,熔覆层组织逐渐由细小等轴晶向大量树枝晶过渡,覆层无气孔、裂纹等缺陷。覆层中主要有α相、β相、γ2相、κ相以及Fe相。热影响区硬度最高,覆层次之,基体硬度最低。随着扫描速度的增加,覆层硬度逐渐增加,随着激光功率的增加,覆层硬度逐渐降低。     

Ti811合金表面激光熔覆涂层微观组织及性能研究

目的研究Ti811合金表面激光熔覆涂层的微观组织及磨损性能。方法利用激光熔覆技术,在Ti811合金表面激光熔覆原位合成了Ti C+Ti B2增强镍基复合涂层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)、显微硬度计和摩擦磨损试验机,系统地研究了熔覆层的物相组成、显微组织、显微硬度及摩擦磨损性能,并利用二维点阵错配度理论对Ti C的细化机理进行分析。结果激光熔覆涂层与基体呈良好的冶金结合,熔覆层生成物相主要由Ti C、Ti B2、Ti2Ni和γ-Ni组成,其中Ti C呈等轴枝晶状和花瓣状,Y2O3的(111)面与Ti C的(110)面之间的二维点阵错配度为6.813%,Y2O3作为Ti C的非均质形核核心为中等有效。熔覆层的平均显微硬度为913.93HV0.5,约为基体Ti811硬度的2.4倍。熔覆层摩擦系数稳定在0.45～0.52之间,磨损机理主要为粘着磨损与磨粒磨损。结论采用激光熔覆技术能够在Ti811合金表面成功制备Ni基复合增强涂层。熔覆层中Y2O3颗粒具有细晶强化、弥散强化、增加形核率的作用,熔覆层具有较高的显微硬度与良好的耐磨损性能。     

S31000不锈钢表面激光熔覆Stellite12合金层的组织和性能

针对高温阀门密封副易发生擦伤、碰伤等问题,采用激光熔覆技术在S31000不锈钢密封副基体表面制备了Stellite12合金层。通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪、显微硬度计及均匀腐蚀全浸试验,研究了熔覆层微观组织、显微硬度和均匀腐蚀性能。结果表明,熔覆层与基体形成了良好的冶金结合,微观组织主要由平面晶、柱状晶和等轴晶的枝晶结构组成。熔覆层显微硬度较高,平均显微硬度为600.68 HV0.3;基体的显微硬度最低,平均显微硬度为204.57 HV0.3。相比于S31000不锈钢的腐蚀速率,表面激光熔覆Stellite12合金后,腐蚀速率显著降低。同时,S31000不锈钢表现出尺寸不均的腐蚀坑现象,Stellite12合金层表现出较均匀的腐蚀行为,但在晶界处的腐蚀现象比晶内更为明显。     

Ni包WC含量对激光熔覆Ni45/Ni-WC复合涂层显微组织与性能的影响

利用光纤激光器在Q235钢上激光熔覆Ni包WC粉末增强Ni45合金涂层,系统研究了不同Ni包WC含量下熔覆层组织形貌、稀释率和显微硬度的变化规律。结果表明:WC颗粒受到激光辐照会发生熔解,并与周围元素相互作用形成低熔点共晶。随着Ni包WC含量的增加,熔覆层的稀释率逐渐增大,且熔覆层γ-Ni枝晶持续增多且细化。随着Ni包WC含量的增加,熔覆层的平均显微硬度也逐渐增加,当未添加Ni包WC时,熔覆层显微硬度约为基体的3倍;当Ni包WC质量分数增加到30%时,熔覆层平均显微硬度可达到基体的4倍。     

30CrMnSi钢表面激光熔覆强化技术研究

采用半导体激光熔覆技术在30CrMnSi钢表面制备了Fe基耐磨耐蚀强化层,分析了激光熔覆层的显微组织和物相结构,并测试激光熔覆层的硬度、耐磨性能和耐腐蚀性能。结果表明,熔覆层组织以细小均匀的等轴晶为主,主要由基本相Fe、FeCr、FeNi、FeSi、FeB等相组成,熔覆层表面硬度(HV_(0.1))可达718.8,相对于基材,耐磨性能提高7倍以上,耐腐蚀性能也大幅提高。     

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。     

强流脉冲电子束W18Cr4V高速钢表面处理

利用solo-强流脉冲电子束(HCPEB)装置对W18Cr4V高速钢进行表面辐照处理.通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、EDS能谱仪、超微载荷显微硬度计研究了该钢HCPEB处理后的表面形貌、表层组织结构、元素成分、显微硬度的变化.结果表明,HCPEB辐照处理使该钢表面出现火山口状熔坑、微小孔洞引起的波动起伏形貌,表层组织由回火马氏体变为极细奥氏体,熔化层碳元素含量的提高,增加了奥氏体常温稳定性.由于HCPEB辐照处理高速钢表层温度场及应力场的变化,试样在距表面以下300μm范围内出现显微硬度提高,最高硬度比基体提高约30%.     

WC含量及热处理对WC-Fe60熔覆层组织与性能的影响

利用激光熔覆技术在20钢表面制备了WC质量分数分别为0、10%、20%的WC-Fe60复合熔覆层,并对20%WC-Fe60熔覆层分别在600、800℃进行热处理,研究WC含量及热处理对WC-Fe60熔覆层组织与性能的影响。结果表明,激光熔覆WC-Fe60复合熔覆层组织以树枝晶和等轴晶为主。随着WC含量的增加,熔覆层内枝晶明显减少,等轴晶数量增加,熔覆层的显微硬度、耐磨性能逐渐提升,但耐蚀性能有所降低。20%WC-Fe60熔覆层经热处理后,组织较未热处理时细小,显微硬度、耐磨性能及耐蚀性能都获得极大提升,其中经600℃热处理的熔覆层获得最佳的耐磨、耐蚀性能。     

激光熔覆Ni基合金耐磨性能

为了有效延长材料和设备的使用寿命、改善其表面状态,使其性能更好地发挥;探讨激光扫描速度对熔覆层耐磨性的影响;对比单道和大面积激光熔覆层的耐磨性。采用CO2激光器及LASERCELL-1005六轴六联动三维激光加工机床在40Cr钢上进行激光熔覆处理。利用X射线衍射仪、显微硬度计、磨料磨损试验机等设备对熔覆层硬度、耐磨性能进行研究。结果表明:激光熔覆层的显微硬度HK在4200～17792MPa之间;随扫描速度的的增加,激光熔覆涂层的最高硬度及耐磨性呈现先升高后降低的趋势;大面积激光熔覆层的硬度、耐磨性能不及单道激光熔覆层,原因在于大面积激光熔覆过程中受到重复加热的影响,易使硬度下降并产生裂纹;多层叠加熔覆涂层的硬度及耐磨性能优于多道搭接熔覆涂层。     

强流脉冲电子束M2高速钢表面改性组织和耐磨性能

目的 改善M2高速钢表面组织,提高其耐磨性和红硬性。方法 利用强流脉冲电子束(HCPEB)进行M2高速钢表面辐照改性处理,工作参数包括加速电压25 kV,脉冲宽度2.5μs,能量密度4 J/cm²,脉冲次数3、8和15次。采用MEF-4型光学显微镜和Zygo 9000型3D表面光学轮廓仪观察辐照前后样品表面形貌。采用XRD-6000型X射线衍射仪分析改性层组成。采用DMH-2LS型努氏显微硬度计测量样品表面和截面硬度。采用CFT-I型摩擦磨损试验机测量表面耐磨性能。在600℃下保温1 h后空冷,测量样品表面硬度变化用以比较红硬性。结果 HCPEB改性M2高速钢样品表面重熔并出现熔坑,随脉冲次数增加,熔坑数量减少且尺寸增加,表面粗糙度下降,15次脉冲处理样品表面形成大量孪晶,熔坑内部出现熔孔和微裂纹。重熔层组织细化致密,碳化物类型改变,碳化物颗粒尺寸减小,残余奥氏体数量增加。相对于未改性样品,15次脉冲处理样品表面硬度提高53.5%,磨损体积减小16.5%,红硬性提高19.2%。结论 HCPEB可有效改善M2高速钢表面组织,使表面显微硬度、耐磨性和红硬性指标均有明显...     

40CrNiMoA钢表面激光熔覆铁基合金的组织及力学性能研究

利用激光熔覆技术在40CrNiMoA钢表面制备铁基合金熔覆层。利用显微硬度计测试熔覆层的硬度;利用万能力学实验机进行拉伸实验,测试了熔覆层的力学性能;利用SEM观察熔覆层表面及断口的显微组织。结果表明:激光熔覆铁基合金组织表面平整光滑、无气孔、无裂纹,具有金属光泽,与基体形成良好的冶金结合。熔覆层表层到底部的显微组织依次为等轴晶、树枝晶和柱状晶,激光熔覆层的整体硬度均高于基体。熔覆层的抗拉强度、屈服强度、伸长率分别为990 MPa、693 MPa、18.2%,断口呈现大量韧窝,实现了强度和塑性的同步增强。40CrNiMoA钢表面熔覆铁基合金组织能够有效地改善力学性能,以达到延长其使用寿命的目的。     

激光熔覆铁基合金对轮轨材料磨损与损伤性能的影响

利用CO2多模激光器在轮轨材料表面进行激光熔覆,分析了铁基合金熔覆层的微观组织结构与显微硬度,利用MMS-2A微机控制摩擦磨损试验机研究了激光熔覆处理前后轮轨试件的滚动磨损与损伤性能。结果表明:轮轨试件熔覆处理后,熔覆层主要由共晶组织和枝晶组织组成;受凝固条件影响结合区附近主要为较为粗大的晶体组织,中部至表层出现胞状晶和树枝晶;激光熔覆组织中的Fe与Ni元素形成(Fe,Ni)固溶体,Cr容易与C结合形成硬度较高的碳化物。轮轨材料激光熔覆处理后表面硬度分别提高约122.6%和141.6%,未处理轮轨试件磨损率较高,出现了明显的塑性流变变形且存在明显的疲劳裂纹,磨损机制主要为疲劳磨损;轮轨试件激光熔覆处理明显降低了磨损率,磨损机制主要为轻微疲劳磨损。     

304不锈钢表面激光熔覆Ni60/石墨/MoS_2复合涂层组织

针对国内核电站再热双阀组阀杆表面乙炔气堆焊Co Cr W制备耐磨焊层无法满足60年服役寿命要求的问题,在阀杆材料(304不锈钢)表面激光熔覆Ni60/石墨/Mo S2复合涂层。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和显微硬度检测等技术研究了熔覆层组织结构、相组成、显微硬度。结果表明,试样C2熔覆层从底部到顶部,熔覆层晶体依次为:平面晶、胞状晶、胞-树枝状晶、柱状树枝晶、等轴树枝晶,且平均硬度最高,为990 HV0.3。随着激光功率的升高,各类熔覆层硬度的波动幅度逐渐减小,硬质相的分布也随之越来越均匀。