激光熔覆成形Ni基合金层的研究

采用同轴送粉式激光熔覆工艺对Ni基合金粉末进行单道单层、单道多层及多道多层熔覆成形实验.结果表明:所形成的熔覆层与基体为冶金结合;内部组织由大量的枝晶和等轴晶构成且组织均匀、致密;熔覆层硬度最高达771HV0.2,为基体材料硬度的3～4倍.耐磨性显著提高;熔覆层内部无气孔出现,局部存在少量微观裂纹.     

TIG电弧增材316L不锈钢中的热行为对其组织演变的影响

以钨极氩弧焊(TIG焊)为热源,采用■1.0 mm的316L不锈钢焊丝获得了单道多层的直壁构件,通过光学显微镜分析沉积层的微观组织形貌。结果表明,热累积非平衡状态的单层沉积层顶部组织多为骨架状枝晶和等轴晶,底部多为短枝晶;热累积平衡状态的单层沉积层顶部组织多为树枝晶和等轴晶,底部组织以短枝晶为主,存在少量长枝晶。单层沉积层在电弧的反复热作用下,发生微观组织的演变,从而形成最终的构件组织。在热累积非平衡状态的组织演变过程中,热累积增多使得凝固过程中过冷度改变,下层沉积层组织逐渐由骨架状铁素体转变为树枝晶;在热累积平衡状态的组织演变过程则以树枝晶转变为板条铁素体为主。     

激光成形修复Inconel 625合金的工艺特性和组织研究

对激光成形修复Inconel 625合金的工艺特性以及不同区域的组织进行了研究。结果表明:激光成形修复Inconed625合金的工艺范围较宽;激光功率主要影响单道修复层的宽度;扫描速度对单道修复层的尺寸影响较为显著,而送粉率的影响较小。基材的相组成包括γ(Ni-Cr)基体相、大尺寸(约10μm)块状MC型碳化物(M为Nb和Ti)、沿晶界析出的小尺寸(约0.5μm)块状MC型碳化物以及不规则形状的Laves相。修复区组织为呈外延生长的柱状枝晶,相组成为γ基体相、沿枝晶界析出的Laves相以及少量MC型碳化物。层与层界面处Laves相析出急剧增加形成层间过渡区。     

激光金属成形定向凝固显微组织及成分偏析研究

利用高温合金Rene95粉末在镍基高温合金基材上进行激光多层涂覆。研究熔覆层中凝固显微组织的生长特性。基于对柱状晶向等轴晶转化理论的分析，证实通过控制工艺参数组合，可获得具有良好取向的单道多层、多道搭接多层定向凝固涂层和圆环的定向凝固试样，涂层内部的定向凝固柱状枝晶组织细密，枝晶一次间距为5－30μm，二次臂很小或者完全退化。涂层内无明显的成分偏析现象。     

激光近成形钴基高温合金研究

利用激光近成形技术，采用钴基合金粉末在金属零件表面进行单道多层熔覆成形试验，获得具有良好外形和尺寸精度2～20mm的薄壁零件。利用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪、电子拉伸试验机和显微硬度计等分析仪器对其微观组织、微观成分分布及抗拉强度和硬度进行了分析和测试。结果表明，所成形的薄壁零件的组织为细小的枝晶，层间成分分布均匀，没有明显的成分偏析。力学性能测试结果显示其性能可满足实际使用要求。     

增材制造W-Ni-Fe系高比重合金的研究进展

金属增材制造技术是从20世纪90年代初期发展起来的一项先进制造技术,能够实现高性能复杂结构金属零件的无模具、快速、全致密近净成形。高比重W-Ni-Fe合金由于具有高密度、高强度和高塑性等特性,广泛应用于国防工业和国民经济领域。近年来,W-Ni-Fe高比重钨合金的增材制造受到了广泛关注。本文综述了国内外研究机构采用选区激光熔化(SLM)技术、激光熔化沉积(LMD)技术、选区电子束熔化(EBSM)技术和粘接剂喷射打印(BJP)技术4种增材制造技术制备W-Ni-Fe合金的研究进展,从成形工艺、成形件微观组织和力学性能等方面进行了分析,并对未来研究趋势做了预测。     

Ni含量对激光增材制造W-Ni合金的成形性和组织的影响

采用混合元素法开展了激光增材制造W-Ni合金的成形性、组织和硬度研究。结果表明,Ni含量大于20%的W-Ni合金可以稳定沉积,沉积层横截面宽度变化较小,成形性能较好,而当Ni含量小于10%时,经过多层沉积后横截面宽度逐渐变窄,呈现三角形形状,成形性较差。随着Ni含量的减小,W-Ni合金组织中W颗粒的密度也逐渐增加,且试样底部存在较多W颗粒相。随着Ni含量的减小,沉积区的硬度逐渐升高,且沿沉积方向,从基材到沉积区顶部显微硬度的变化呈现先降低后快速上升到缓慢上升的趋势。     

徐祥久，1982年出生，硕士，高级工程师；主要从事锅炉、压力容器、核电等产品的焊接和热处理技术工作。

针对耐磨堆焊药芯焊丝RMD545,进行单层单道熔敷成形工艺试验,分析其成形特点并确定了良好成形工艺区间。选取合适参数进行了多层单道熔敷成形工艺试验,表面成形良好,无明显缺陷。对单层单道和多层单道组织性能进行分析,结果表明,随着电流的增大,冷却速度减慢,单层单道组织中马氏体转变量逐渐减小,贝氏体转变量逐渐增多,硬度随之降低;多层单道熔敷层不同位置经历的热过程不同,组织性能有较大差异,从底部到顶部组织依次为回火马氏体+针状铁素体+少量贝氏体、马氏体+贝氏体+少量针状铁素体、板条马氏体,硬度分布在350 ~ 500 HV之间。拉伸试验表明成形件综合力学性能良好,满足相关模具材料修复的性能要求。     

激光立体成形AlSi10Mg合金的微观组织及力学性能

激光立体成形已逐渐成为大型高性能复杂铝合金构件制造的一条重要途径。采用具有不同波长的CO_2和YAG激光器在铸态基材上进行了AlSi10Mg合金的激光立体成形,研究了不同激光器对AlSi10Mg合金沉积态和T6热处理态下的微观组织和力学性能的影响。利用XRD、OM和SEM研究了AlSi10Mg合金成形件的微观组织;利用电子拉力试验机测试了AlSi10Mg合金成形件的力学性能。结果表明:相比铸态基材,AlSi10Mg合金沉积态组织主要由100取向沿沉积方向外延生长的柱状α-Al枝晶和枝晶间呈纤维或颗粒状生长的Al-Si共晶组成,组织显著细化;且在530℃,3~5 min固溶处理后可实现共晶Si的球化。与CO_2激光相比,采用更短波长的YAG激光进行成形时组织更为细化。经T6热处理后,采用YAG激光成形的AlSi10Mg合金力学性能明显优于压铸铝合金。     

激光立体成形Ti-20％Ni合金枝晶的组织演化

Ti-20%Ni(质量分数)合金激光立体成形组织由β-Ti枝晶和枝晶间(β-Ti Ti2Ni)层片共晶及棒状共晶组成.随着激光能量密度De减小,枝晶特征尺寸F减小.枝晶特征尺寸及共晶间距的变化规律分别与枝晶生长KGT经典模型和共晶生长TMK经典模型吻合较好.     

Shape control and solidification microstructure of Al-Cu alloys produced by Fused Spinning Deposition method

Using a process called Fused Spinning Deposition (FSD) Al-Cu alloy melt flowing out through a small nozzle located at the bottom of the quartz tube container was rapidly solidified in a tube form on a rotating copper substrate. The fusion weldability between layers, shape stability and microstructures of the tube specimens were investigated as a function of alloy composition, superheat and rotation speed of the substrate. Good weldability between the layers and steady shape forming were achieved with smaller superheat and higher rotation speed. Better shape stability was obtained for hypo-eutectic alloys. The microstructure of the tube specimens subjected to the fused spinning deposition process was found to consist of fine equiaxed grains and the specimen exhibited tensile strength 1.5 times higher than metal-mould cast alloys with a fine columnar structure. The solidification analysis showed that the equiaxed grain structure is formed as a result of the cyclic remelting and solidification process.     

激光立体成形Ti60合金组织性能

研究激光立体成形(Laser Solid Formed,LSF)Ti60合金热处理(双重退火980℃,2hAC+650℃,3hAC)前后的组织形成规律,分析其在室温和高温(600℃)下的拉伸性能。研究发现:Ti60合金在激光立体成形过程中由于熔池顶部形成的等轴晶层占有一定的比例,在熔覆新层时未被完全覆盖,在整个熔覆层中呈现出等轴晶的宏观形貌,并出现了层带组织。Ti60合金激光沉积态显微组织为魏氏组织,由大量沿原始等轴β晶界向晶内生长的α板条束和少量板条间β相组成,成形件室温和高温强度分别高于锻造件,室温塑性比锻造件低,而高温塑性超过锻态;经过双重退火后,成形件中的层带组织消失,晶界α相被打断,不连续分布在原始的β晶界处,晶内α板条粗化,并部分球化,这使得室温和高温强度略有下降,但塑性增高,综合力学性能提高。     

热处理对激光立体成形TC11钛合金组织的影响

通过对TC11钛合金激光立体成形件沉积态和热处理态组织进行对比研究,探索改善TC11钛合金激光立体成形组织,提高材料高温综合性能的途径.结果表明,TC11钛合金的沉积态组织由贯穿多个熔覆层粗大柱状晶和粗大等轴晶组成,原始柱状β-Ti晶内的微观组织是由条状α和残留β组成.沉积态试样在950 ℃热处理后组织为等轴α、条状α和β转变基体组成的近似三态组织,晶界α大部分破碎球化消失,部分未破碎的晶界上镶嵌有α集束.粗大β晶内等轴α的产生与亚晶有关.在970 ℃热处理后为网篮组织,等轴α较少,α板条有粗化趋势;在1030 ℃再结晶后再经950 ℃热处理的组织是由粗大α板条组成的魏氏组织,在α边界和α内部残留有大量细小β,晶界α基本没有破碎消失.     

激光冲击成形AZ31镁合金微观结构和性能的研究

采用最大输出激光脉冲能量为12.5 J的Thales Laser激光器对AZ31镁合金交叉轧制薄板进行激光冲击成形(LSF),在此基础上研究和分析了激光冲击表面结构和电化学特性。结果表明:LSF属于厚度减薄机制,失效形式具有韧性断裂和脆性断裂混合特征;LSF内凹面出现了纹理清晰的周期性波纹结构,波纹间距为纳米级,伴随着激光冲击强化效应和微观结构改变,镁合金耐腐蚀性得到提高。     

激光表面处理CuCr50合金的显微组织及性能

目的：细化CuCr50合金的Cr相组织,提高组织均匀性。方法采用Nd：YAG脉冲激光器对CuCr50合金进行表面处理,并对激光处理后合金的显微组织（表面组织和截面组织）、导电性能、显微硬度、耐磨性等进行测试与分析。结果工艺优化后得到的实验参数为：激光功率500 W,峰值5.0 kW,扫描速度4 mm/s,激光频率6 Hz,激光脉宽5 ms,离焦量为+4 mm。在优化的工艺条件下,CuCr50合金经激光表面处理后,形成了致密的重熔层,Cr相的晶粒得到明显细化,合金的组织均匀性提高,表面孔洞减少。合金重熔层中的相组成未发生变化,合金的导电性略微降低,但仍保持了CuCr50合金优良的导电性能。重熔层显微硬度（425~540HV）明显提高,最高硬度为540HV,是基体显微硬度（约240HV）的2.25倍。重熔层的摩擦系数（0.3）远低于原始CuCr50合金（0.45）,重熔层的损失质量（0.15 mg）远小于原始CuCr50合金的损失质量（0.6 mg）,合金的耐磨性有明显的提高。结论 CuCr50合金在优化的工艺参数条件下进行激光表面处理,能够细化Cr相组织和提高整个合金的组织均匀性,提高合金的显微硬度与耐磨性能。     

7075铝合金表面激光熔覆Ti/TiBCN复合涂层的组织及性能

采用激光熔覆技术在7075铝合金表面制备了Ti/TiBCN复合涂层,研究了工艺参数对复合涂层的微观组织及性能的影响。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)研究了Ti/TiBCN复合涂层的相组成和微观组织;利用显微维氏硬度计和往复摩擦磨损试验机研究了Ti/TiBCN涂层的性能。结果表明:当激光功率1 000 W,扫描速度3 mm/s,送粉率300 mg/min时,Ti/TiBCN复合涂层质量最好。涂层上部由树枝晶和部分胞状晶组成,涂层中部为等轴晶,涂层下部呈现球形的TiBCN颗粒。与铝合金基体相比,涂层的平均硬度为519.4 HV0.2,是基体(~120 HV0.2)的4.3倍;涂层的平均摩擦因数为0.208,约是基体(0.442)的1/2;涂层磨损损失量为2.7 mg,约是基体(8.2 mg)的1/3。     

Ni基合金与WC混合粉末的激光熔覆层组织

为了提高矿山机械零部件的耐磨性能及使用性能,采用激光熔覆方法在45#钢基体上制备了Ni基合金与WC混合粉末的复合涂层,研究了熔覆层的物相组成、WC颗粒在Ni基合金涂层中的分布,以及加入50%WC颗粒后Ni基合金涂层的裂纹敏感性、显微组织、成分及硬度。结果表明,合理的工艺参数使WC颗粒分布均匀,与基体结合牢固,并保持原始的形状;熔覆层内没有裂纹产生;熔覆层与基体之间形成了冶金结合;熔合线附近由亚共晶组织(初晶的富Ni奥氏体γ-Ni与共晶组织)构成;熔覆层中上部由过共晶组织(初晶的碳化钨与共晶组织)构成,初晶碳化钨的形态有珊瑚状、等轴晶状、柱状及交互结晶状等;激光熔覆层硬度是45#钢基体的5倍以上。     

93W-7Ni激光粉末床熔融增材制造研究

以W颗粒和Ni颗粒预先混合的93W-7Ni粉体为原料，采用激光粉末床熔融（Laser powder bed fusion, LPBF）制备了钨镍合金试样。研究了不同线能量密度的钨镍合金试样的相对密度、显微组织及显微硬度。结果表明：钨镍合金试样的缺陷主要为不规则孔隙，不存在明显可见的裂纹缺陷，且提高线能量密度能够明显减少缺陷。当线能量密度为1.5J/mm时，钨镍合金试样相对密度达98.04%。LPBF制备的钨镍合金试样的显微组织主要由W单质相和Ni-W基体相组成，并伴有大量细小的枝/颗粒状钨晶粒。试样的显微硬度高达529.83HV0.5，且基本不受线能量密度的影响。     

激光熔覆制备高熵合金涂层的研究进展

激光熔覆技术具有高的冷却速度、低的稀释率、涂层与基体冶金结合等优点,采用激光熔覆技术制备耐磨性和耐腐蚀好的高熵合金涂层是近几年高熵合金领域的研究热点之一。首先概括了激光熔覆技术制备的高熵合金体系及组织结构特征,大多高熵合金涂层以固溶相为主,少数合金涂层形成了非晶相,与熔炼制备高熵合金块体材料相比,涂层组织具有均匀、细小致密等特点。然后介绍了涂层的性能特征,涂层具有较高的硬度、良好的耐磨性,同时指明高耐磨性涂层不仅具有高的硬度,同时还需要具有一定的塑韧性。涂层合金中大多包含有Al、Cr、Si和Co等形成稳定氧化膜的元素,呈现优异的抗腐蚀性能。随后重点概述了合金元素（Al、Mo、V、Ti、B、Ni、Nb和Cu等）、熔覆工艺参数（激光功率、扫描速度和预制层粉末厚度）和热处理工艺对涂层组织结构和性能的影响规律。其中,熔覆工艺参数对涂层组织结构和性能的影响研究相对较少,将是未来研究的重点内容之一。最后对激光熔覆技术制备高熵合金涂层存在的问题和未来的研究方向做了展望。     

激光功率对激光熔覆FeCoNiCr高熵合金涂层组织结构及腐蚀性能的影响EI北大核心CSCD

针对激光熔覆高熵合金涂层的成分设计已有较多探究,但激光工艺参数对涂层结构与性能的影响尚缺乏系统研究。采用激光熔覆技术在316L不锈钢基体表面制备Fe Co Ni Cr高熵合金涂层,系统探究激光功率(1.2~2.0 kW)对Fe Co Ni Cr高熵合金涂层的组织结构以及耐腐蚀性能的影响规律。不同激光功率制备的Fe Co Ni Cr涂层均由典型的单一面心立方结构(FCC)组成,但随着激光功率的增大,涂层逐渐出现择优取向。Fe Co Ni Cr涂层呈现典型的双层组织结构特征,底部为柱状晶,顶部为等轴晶,但随着激光功率增加,顶部等轴晶逐渐向柱状晶转变。随着激光功率的增加,Fe Co Ni Cr涂层混合熵值逐渐下降。Fe Co Ni Cr涂层具有优异的耐腐蚀性能,但随激光功率的增加而逐渐减弱。其中,当功率为1.2 kW时,涂层的自腐蚀电流密度最小,自腐蚀电压最大且涂层表面无腐蚀坑,具有最佳的耐腐蚀性能,优于316L基体以及Stellite6和Ni60等常规激光熔覆涂层。通过优化激光功率获得具有良好耐腐蚀性能的激光熔覆Fe Co Ni Cr高熵合金涂层,可对该类涂层的开发、制备和应用提供一定的理论指导和技术支持。