油压减振器活塞杆表面激光熔覆不锈钢的组织与性能

采用HP-115型五轴激光增材制造系统和两种不锈钢合金粉末对油压减振器活塞杆表面进行了激光熔覆修复。利用着色渗透探伤、金相显微镜和显微硬度计等表征方法分析了不锈钢熔覆层的熔覆质量、微观组织和显微硬度,并利用盐雾试验箱对熔覆层的耐蚀性能进行了研究。结果表明,两种不锈钢合金粉末激光熔覆层质量良好,熔覆层和热影响区厚度分别约为0.65 mm和0.5 mm,其显微组织主要包括细小的等轴晶和树枝晶、粗大的胞状晶以及平面晶;不锈钢粉末12.43%Cr和16.26%Cr激光熔覆层平均显微硬度分别为729 HV0.3和617 HV0.3,与基材(250 HV0.3)相比有较大幅度提高,且不锈钢粉末12.43%Cr激光熔覆层的显微硬度达到了油压减振器活塞杆表面涂层对硬度的要求。与基材相比,两种不锈钢合金粉末激光熔覆层均具有较好的耐蚀性。     

热处理对高速激光熔覆不锈钢熔覆层组织性能的影响

通过高速激光熔覆技术在27SiMn钢表面制备了不锈钢熔覆层,并对熔覆层进行了热处理。对熔覆层热处理前后的组织形貌与结构进行表征,并对熔覆层的显微硬度、摩擦磨损性能、冲击性能以及耐蚀性进行试验与分析。研究表明,熔覆层主要存在BCC相组成的α-(Fe, Cr),M₇C₃、M₂₃C₆碳化物以及Cr₃Si强化相;经过热处理后,熔覆层晶粒得到显著细化且分布更加均匀。热处理后熔覆层的硬度较未热处理时提高不明显,但硬度分布更为平缓,平均硬度达到446 HV0.2;磨损率下降1.7×10^-5 mm³·(N·m)^-1,冲击性能提高28.6%,自腐蚀电流密度仅为热处理前的9.19%。     

激光熔覆304不锈钢涂层的组织及耐蚀性

为提高普通碳钢表面耐蚀性,利用5 kW横流CO2激光加工设备在45钢表面激光熔覆制备304不锈钢涂层。采用光学显微镜、XRD和SEM等手段对所制备涂层的显微组织及相组成进行分析,并分别利用化学侵蚀实验和阳极极化曲线对涂层的耐腐蚀性能进行测试。结果表明:熔覆层由铁素体和奥氏体双相组成,自界面处到顶端逐渐由单一粗大的柱状晶向尺寸约为5~8μm的致密细小的等轴晶过渡;在15%FeCl3溶液中静置24 h后,基材被腐蚀而熔覆层无明显变化;熔覆层的自腐蚀电位比基材高290 mV,仅比商用304不锈钢低70 mV,而3者之中熔覆层的自腐蚀电流密度最低。     

42CrMo钢激光熔覆不锈钢粉掺杂Ni-WC涂层的组织及性能研究

以Ni60-30％WC-10％ 316L不锈钢粉末(质量分数)为涂层原料,采用激光熔覆技术在42CrMo钢表面制备不锈钢粉掺杂Ni-WC涂层;分析了该涂层的微观组织,考察了不锈钢粉掺杂对Ni-WC涂层显微硬度、耐磨性及耐蚀性的影响.结果 表明:不锈钢粉掺杂Ni-WC涂层具有与Ni-WC涂层相似的组织结构特征;激光功率与...     

激光熔覆对不锈钢叶轮耐蚀性能的影响

在不锈钢基体上，采用1#、2#、3#合金粉末进行激光熔覆，用X射线衍射分析和能谱分析测定了熔覆层物相组成。利用极化曲线评价了熔覆层的耐蚀性。结果表明，2#熔覆层具有高的表面硬度和耐蚀性，最有应用开发前途。     

低碳钢表面激光熔覆不锈钢的组织和性能

采用JHM-1GY-400型脉冲Nb∶YAG固体激光器和316L不锈钢粉末在20低碳钢表面制备了激光熔覆层。利用OM、XRD、SEM等表征方法分析了不锈钢熔覆层的物相组成和显微组织,并分别利用旋转摩擦试验机和电化学工作站对熔覆层和基材的耐磨损和耐腐蚀性进行了研究。试验结果表明,不锈钢熔覆层厚度约为50 μm,由γ相(奥氏体)和α相(铁素体)组成,其显微组织主要包括细小的树枝晶、粗大的胞状晶以及平面晶;不锈钢熔覆层表面硬度约为基材的2倍,摩擦因数比基材低0.0418,磨损量更低,不锈钢熔覆层比基材具有更高的耐磨性。与基材相比,不锈钢熔覆层具有更低的自腐蚀电流和更高的自腐蚀电位,其耐腐蚀性能更优异。     

3Cr13厨刀碟片激光同轴送粉熔覆层的显微硬度与组织

针对家用3Cr13不锈钢厨刀硬度低、耐磨性差、使用寿命短等问题,采用激光熔覆技术对其进行处理,改善厨刀的性能.研究了激光熔覆层的显微硬度及显微组织.结果表明,采用经优化的激光熔覆处理工艺,可以获得无气孔、裂纹和夹杂等缺陷的熔覆层,熔覆层与基体结合良好;熔覆层的显微硬度在7~12 GPa之间波动,平均显微硬度约为9 GPa,是基体的2.3倍,大大提高了刀刃的硬度;熔覆层中含有大量未熔的硬质颗粒WC,并镶嵌到相对较软的304L基体中,这种结构对WC颗粒起到韧化缓冲作用,保证刀具使用过程中WC颗粒不易脱落,从而可提高刀具的使用性能.     

304LN不锈钢表面激光熔覆钴基合金组织和性能

为了提高304LN不锈钢的耐磨性,延长控制棒导向筒组件使用寿命,采用激光熔覆技术在304LN不锈钢表面制备了Stellite 6钴基熔覆层.利用光学显微镜(OM)、能谱仪(EDS)、显微硬度计、摩擦磨损试验机、腐蚀试验装置等多种试验测试设备,分析了熔覆层组织形貌、成分、显微硬度、摩擦磨损性能及腐蚀行为,确定了多道多层钴基熔覆层的工艺参数.结果表明,熔覆层与基体之间形成了冶金结合,显微组织主要由平面晶区、胞状和柱状晶区、树枝晶区和等轴晶区组成.熔覆层硬度为500 ~ 550 HV,摩擦磨损系数为0.30 ~ 0.35,熔覆层均匀腐蚀速率和缝隙腐蚀速率分别为0.153 和0.143 mg/(dm2·d). 激光熔覆钴基合金可以有效提高304LN不锈钢表面的硬度、耐磨性能和耐腐蚀性能.     

Ce对送粉激光熔覆层组织和性能的影响

研究了送粉激光熔覆添加Ｃｅ的可能性和对组织、性能的影响。结果表明：Ｃｅ可以劝化组织，提高熔覆层的显微硬度和耐磨性。     

超高速线光斑激光熔覆不锈钢涂层显微结构及性能研究

目的 设计超高速线光斑激光熔覆送粉喷嘴,在极高的熔覆效率和极低的搭接率下制备不锈钢熔覆涂层,对比研究圆光斑及线光斑下的熔覆涂层的微观组织结构及性能。方法 基于送粉喷嘴流场及粉末粒子运动轨迹的模拟研究,设计超高速线光斑激光熔覆专用送粉喷嘴。在此基础上,以27SiMn为基体,采用1 mm´ 10 mm线光斑,在10%搭接率、熔覆效率4.5 m²/h下,采用超高速线光斑激光熔覆FeCr合金薄涂层;作为对比,采用超高速圆形光斑(2 mm)激光在0.2 m²/h熔覆效率下熔覆FeCr合金涂层。采用SEM、XRD对比分析线光斑/圆光斑涂层微观组织结构与涂层显微硬度。结果 通收束角度为25°~27°的单流道送粉喷嘴可得到分布均匀、飞行速度适中的粉末束流。对比研究超高速线光斑及圆光斑激光熔覆涂层可知,相同扫描速度下2种光斑制备的涂层均较为致密,无裂纹与气孔,由熔覆层底部到熔覆层表面均呈现出平面晶—柱状晶—等轴晶的变化趋势,线光斑和圆光斑涂层硬度在700~800HV,线光斑下的熔覆层硬度分布更加均匀,表面粗糙度Ra可低至<4 μm,搭接率可低至10%,熔覆效率可达 4.5 m²/h,远高于圆光斑激光下的熔覆效率。结论 2种光斑模式下的涂层微观组织、相组成及硬度相当,但超高速线光斑激光熔覆层表面光洁度更高,表面粗糙度更低,熔覆效率可达圆光斑的20倍。     

超高速与常规激光熔覆Fe基涂层微观组织及性能研究

目的 对比研究常规与超高速激光熔覆涂层的微观组织、相结构,明确涂层结构及性能间的构效关系。方法 以27SiMn为基体,分别采用常规和超高速激光熔覆技术制备Fe基涂层。采用扫描电镜(SEM)表征涂层的显微组织,用能谱仪(EDS)分析涂层的元素分布。采用X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜(OM)和电子背散射衍射(EBSD)方法分析涂层的相组成。采用显微硬度计、电化学工作站等测试涂层的硬度分布及电化学特性。结果 常规与超高速激光熔覆涂层组织致密,均无明显气孔和裂纹等缺陷。相较于常规激光熔覆涂层,超高速激光熔覆涂层的晶粒更为细小,涂层成分接近粉末设计成分,晶内和晶间Cr元素分布更为均匀。2种工艺制备的涂层均由马氏体、铁素体和M型碳化物组成,但是超高速激光熔覆涂层所含马氏体和碳化物含量更低,使其硬度低于常规激光熔覆涂层。同时,与常规激光熔覆涂层相比,超高速激光熔覆涂层的自腐蚀电位由–0.56V升高至–0.51V,自腐蚀电流密度由1.3×10^–5A/cm²显著降低至1.5×10^–7 A/cm²。结论 与常规激光...     

1Cr17Ni2不锈钢表面激光熔覆层的微观组织和性能研究

在1Cr17Ni2不锈钢表在进行激光熔覆.分析了激光熔覆单道熔覆层热裂纹形成机理以及微观组织分布特征;对熔覆层多道多层搭接进行了实验,采用优化的工艺参数堆覆制造了无裂纹、气孔等缺陷的致密薄壁件试样,对试样横截面微观组织特征和硬度分布规律进行了分析.分析表明,激光熔覆组织成分均匀,组织致密、具有快速熔凝组织特征并且性能优...     

Ni35掺杂高碳铬铁粉激光熔覆涂层组织性能研究

Ni35粉末掺杂不同质量分数(含量分别为0%、25%、50%、75%、100%)高碳铬铁粉末,在27SiMn钢表面进行激光熔覆制备复合涂层。采用OM、SEM、EDS及XRD等表征手段,表征熔覆层显微组织及物相结构;利用硬度计、磨粒磨损机及电化学站等仪器,表征熔覆层力学及腐蚀性能。结果表明：未掺杂时,熔覆层物相主要有γ-Ni、FeNi3及Cr2Ni3,含量50%时,熔覆层物相有α-Cr和(Cr, Fe)7C3生成,同时Cr2Ni3相消失;随着含量增加,熔覆层中部板条状组织含量增多且形貌变得粗大;含量50%时,熔覆层上部花瓣状组织及中部板条状组织均出现Cr元素富集现象,浅灰色组织为γ-Ni;随着含量增加,熔覆层显微硬度呈上升趋势,磨损率呈下降趋势;含量25%时,稀释率最大,为20.80%;含量50%时,熔覆层耐蚀性最佳,腐蚀电流密度最小,为0.39 μA/cm2。     

扫描速度对Ti811合金激光熔覆涂层组织与性能的影响

目的 研究激光扫描速度对激光熔覆层组织与性能的影响。方法 采用通快TRUMPF Laser TruDisk 4002光纤激光器,在扫描速度分别为300、400、500 mm/min时,制备激光熔覆Ni基增强涂层,利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析仪（EDS）分析了熔覆层的微观组织和物相组成,利用显微硬度计及摩擦磨损试验机测试了熔覆层的显微硬度和耐磨损性能。结果 熔覆层主要由TiC、TiB2、Ti2Ni及γ-Ni等物相组成。随着扫描速度的增加,Ti811基材烧损程度逐渐减弱,熔覆层宽度W、高度H、基体熔深h及稀释率λ均逐渐减小。当扫描速度为500 mm/min时,熔覆层组织明显细化,平均显微硬度可达920HV0.5,超过基体硬度的2倍。扫描速度为300、400、500 mm/min时,熔覆层的平均摩擦系数分别为0.45、0.40、0.38,平均磨损量为2.1、1.7、1.4 mg。结论 采用激光熔覆技术能够在Ti811表面成功制备Ni基复合增强涂层。选择适当的激光扫描速度可以改善熔覆层显微组织,当激光扫描速度为500 mm/min时,熔覆层晶粒细小,组织分布致密均匀,显微硬度与耐磨损性能显著提高。     

激光熔覆铁基复合涂层组织与性能影响

目的 在45#钢基体表面制备耐磨性优于基材的梯度涂层。方法 采用激光熔覆技术在基材上制备连接层后,分别用未添加WC颗粒、添加3%和5%WC颗粒的铁基合金粉末制备耐磨涂层。通过金相显微镜（OM）、X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）,研究了涂层的微观结构。通过维氏显微硬度计和M-2000磨损试验机,研究了涂层的力学性能。结果 获得的涂层致密,没有裂纹和气孔等缺陷,涂层内部WC清晰可见。连接层与基材具有良好的冶金结合,涂层组织主要有等轴组织、柱状组织和共晶组织。耐磨层物相组成为奥氏体（γ-Fe）、γ(Fe,Ni)固溶体和Fe-Ni-Cr固溶体。涂层表面的显微硬度最高为559HV1,比基材硬度（182HV1）提升了3倍多。随着WC含量的增加,涂层的磨损量显著下降。结论 基材与连接层有沿基体表面生长的平面晶,涂层内部为柱状晶、树枝晶和共晶等组织,涂层顶部多为细小的等轴晶。加入WC,涂层的显微硬度提高不明显,但WC周围的组织细化,显微硬度提高。无WC的涂层磨损机理主要为粘着磨损;3%WC的涂层磨损较轻,磨损仍以粘着磨损为主;5%WC的耐磨层磨损最轻,磨损机理为磨粒磨损,WC的加入明显提高了涂层的耐磨性。     

双相不锈钢表面激光熔覆钴基合金组织和性能研究

目的提高2205双相不锈钢的耐磨性和耐腐蚀性能。方法采用激光熔覆技术,在2205双相不锈钢基体表面制备钴基合金熔覆层。用X射线衍射仪、光学显微镜检测钴基合金熔覆层的相组成和显微组织,用能谱仪测定熔覆层和基体界面区域的Fe和Cr元素分布,确定熔覆层界面过渡区域的宽度。用显微硬度计和湿砂磨粒磨损试验机,测试熔覆层硬度和耐磨性能。采用扫描电镜观察摩擦表面的磨损特性,分析钴基合金熔覆层的磨损机理。用电化学工作站测试熔覆层的电化学腐蚀特性,并用2205双相不锈钢作为对比试样做相应的性能试验。结果熔覆层由γ-Co固溶体和少量的Cr7C3、Cr2Ni3化合物相组成,界面处的熔覆层相组织是少量的平面晶和胞状晶,其他区域是发达的树枝晶。由于熔覆层由多道搭接和多层熔覆形成,树枝晶生长有方向性,但不是成固定的方向,并出现明显的分层现象。熔覆层过渡区范围为50μm左右,熔覆层平均显微硬度达477HV(0.1),远高于2205双相不锈钢基体(265HV(0.1))。当磨程达到3354m时,熔覆层的质量损失仅为10.3 mg,约为基体质量损失的1/3。在3.5%NaCl溶液中,熔覆层具有较高的极化电阻与电荷转移电阻和较小的自腐蚀电流。结论熔覆层组织致密,无气孔、裂纹等缺陷,与基体呈良好的冶金结合,钴基合金熔覆层具有良好的耐磨粒磨损性能和耐腐蚀性能。     

激光熔覆CoCrFeNiTix高熵合金涂层的组织与性能

目的 研究Ti含量对激光熔覆CoCrFeNi高熵合金涂层的组织和性能的影响。方法 利用激光熔覆技术在45钢表面制备CoCrFeNiTi_x（x表示摩尔比值,x为0、0.2、0.4、0.6、0.8）高熵合金熔覆层,并通过Leica DVM6光学显微镜、扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、显微硬度计、电化学工作站等设备,对单道和多道熔覆试样的宏观形貌、显微组织、显微硬度、耐腐蚀性能等方面进行分析研究。结果 随着Ti含量的增加,熔覆层的稀释率逐步增大,涂层与基材之间的冶金结合性能变好,但表面的成形质量变差;熔覆层随着Ti含量的增加,由单一的面心立方（FCC）相变为面心立方（FCC）和体心立方（BCC）相混合;在Ti含量的增加过程中,熔覆层的组织由树枝晶变为没有明显方向的等轴晶,且晶粒趋于细化;熔覆层的硬度随着添加元素Ti含量的增加而逐步提高,当x=0.8时硬度值提高至502.39HV0.3;随着Ti含量的增加,熔覆层的腐蚀电位逐渐先向正方向移动,后向负方向移动,腐蚀电流密度先减小后略有增加。结论 在CoCrFeNi合金体系中添加Ti元素,会导致熔覆层的成形质量恶化...     

扫描速度对激光熔覆薄板高速钢变形与组织的影响

目的 探究激光熔覆薄板W6Mo5Cr4V2高速钢刀具材料过程中扫描速度对刀具基材热影响程度、基材热积累翘曲变形和微观组织、熔覆层物相组成的影响规律,找出适合于薄板高速钢刀具材料的扫描速度参数选择范围。方法 采用单一控制变量的实验,制备出一组单道熔覆样件,分析不同扫描速度对基材热影响形貌、基材翘曲变形、显微组织及硬度的影响特性。结果 热影响区随着扫描速度的提高而不断减小,沿着熔覆方向,其热量累积程度逐渐加大,热影响区面积沿着熔覆方向往两侧扩散。扫描速度为2 mm/s时,基材底面的变形量为0.077 mm,且变形从中心向边缘扩展,以熔覆道对应中心部位最为凸出;当扫描速度为3 mm/s以上时,变形量减少到0.03 mm以内;当扫描速度为4 mm/s时,熔覆层与基材左右结合边界的最大裂纹宽度降低为0.013 mm,且裂纹长度明显减少。不同的扫描速度只影响熔覆层的组织细化程度和最高硬度区间,对熔覆层强化机理和组织成分没有较大的影响。结论 在熔覆薄板高速钢刀具材料时,较快的扫描速度可以减少基材表面的热影响程度,较慢的扫描速度容易引起基材的“鞍型”翘曲变形。当选用3 mm/s以上的扫描速度时,基材的翘曲变形量可以有效的控制在0.03 mm以内,且提高扫描速度可以在一定程度上有效降低结合边界裂纹尺寸。     

42CrMo钢表面激光熔覆钴基金刚石耐磨层组织及性能

目的增强42CrMo钢的耐磨性,改善其严重的磨损失效情况。方法采用激光熔覆技术同步送粉的方式在42CrMo钢表面制备金刚石/WC颗粒增强钴基复合熔覆层,借助SEM、EDS、XRD、显微硬度仪和多功能综合性能测试仪,研究了熔覆层宏观形貌与微观组织、物相组成、显微硬度与耐磨性。结果使用Ti/TiC粉末对金刚石进行预处理可以改善其烧蚀和石墨化;适量ZrH₂提升了熔覆层宽厚比,促进了熔池对流传质作用,同时,活性元素Zr改善了金刚石颗粒的润湿性能,提高了黏结相对金刚石的把持力。熔覆层多道搭接过渡均匀,其显微组织主要由细小枝晶及致密网状碳化物共晶组成,熔覆层与基体结合区域反应生成了平面晶组织,进而提高了熔覆层结合强度。激光熔覆热特性使W₂C、ZrC、γ-(Co,Fe)、M₆W₆C、CoZr₂、(Ti,Zr)O₂、TiC_x、Co₃Ti等物相存在于熔覆层内,细晶强化及弥散强化作用使得熔覆层的平均显微硬度(1002HV0.2)是基...