预热对激光熔覆陶瓷涂层温度场和应力场影响

采用SYSWELD软件建立激光熔覆Ni-WC-Cr3C2涂层的热应力分析的有限元模型,通过熔池形貌对比验证模型的可靠性。利用建立的模型,进一步分析陶瓷涂层冷却阶段温度梯度和应力场的变化规律及基板预热对温度梯度和应力分布的影响。结果表明,激光熔覆处理是经历了快速加热、快速冷却的过程,陶瓷涂层内呈拉应力状态,极易沿垂直扫描方向发生脆性开裂。基板预热可以显著降低陶瓷涂层的冷却速度,且预热温度越高,冷却速度降低越明显,涂层内应力也随之降低。预热350℃及以上可以有效抑制裂纹产生。     

球墨铸铁表面激光熔覆Fe-Cr-Si-B涂层

在球墨铸铁QT600-3表面激光熔覆铁基合金涂层,分析测试了激光熔覆层的微观组织、显微硬度以及界面处Fe、Cr元素的分布情况。结果表明:激光熔覆区为胞状晶和树枝晶结构,组织均匀致密,Fe、Cr等元素在熔覆层与母材间发生了相互扩散,形成良好的冶金结合,并有硬质点的弥散分布,使得涂层硬度大幅度提高,大约为基体硬度的2.6倍。     

稀土Ce对激光熔覆高硼贝氏体涂层性能的影响

利用激光熔覆制备了不同Ce含量的高硼贝氏体涂层.采用扫描电镜对不同Ce含量的涂层组织进行表征;利用显微硬度计检测熔覆层显微硬度;通过万能拉伸机测试熔覆涂层的断裂韧性;用往复摩擦磨损试验机测试涂层的磨损性能.结果表明:经稀土Ce改性后,初生奥氏体晶粒尺寸减小,晶间网格状硼化物形态得到改善,呈现断网或颗粒状.三点弯曲断裂韧...     

温度对激光熔覆生物陶瓷涂层物相的影响

温度是影响激光熔覆原位合成生物陶瓷涂层成分的一个重要因素.在不同温度下,相同的原料成分将得到不同的物相,相应地会影响涂层生物相容性和生物活性.为了讨论不同温度,特别是高温对激光熔覆涂层物相的影响,用烧结的方法,在温度为900～1400℃范围内,采用XRD手段比较性地研究了相同的陶瓷原料获得的不同成分.结果发现,各种温度下都能获得生物陶瓷物相,当温度在1292℃附近时,获得的生物陶瓷成分物相最多.由于动力学和热力学条件具备,激光熔覆生物陶瓷涂层在不同的温度段能够获得成分各异的钙磷物相.     

激光熔覆纳米贝氏体涂层的组织与性能

采用高功率CO2激光熔覆铁基合金粉末,获得了无裂纹、稀释率低、成形良好的熔覆涂层。利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)对熔覆层的显微组织进行了观察与分析,通过硬度测试与拉伸试验考察了涂层的力学性能。结果显示:熔覆层为纳米贝氏体与残余奥氏体的复合组织,均匀分布的贝氏体铁素体板条厚度为50～80 nm,贝氏体板条间为厚度10～30 nm更为细小的残余奥氏体薄膜;熔覆层平均硬度为610 HV,熔覆涂层的抗拉强度为1 280 MPa,延伸率为6.41%,拉伸断口形貌为韧窝断口。     

钛合金表面激光熔覆涂层的研究进展

激光熔覆是钛合金表面改性的重要技术手段之一,已成为当前研究热点。综述了国内外关于钛合金表面激光熔覆抗高温耐氧化、耐腐蚀、耐磨损和生物陶瓷等涂层的熔覆材料、熔覆层相组成和强化机理等的研究现状。其中,抗高温耐氧化涂层主要由于TiO_2、Al_2O_3等相的隔氧作用,提高了钛合金在高温下的抗氧化性;耐腐蚀涂层主要由于Ti N和Ti2Ni等相的固溶强化及细小针状马氏体α’等的细晶强化,提高了其耐腐蚀性;耐磨损涂层主要由于Ti C、Ti B、Ti B2等相的弥散强化作用,提高了涂层的耐磨性;生物陶瓷涂层由于HA、Ca O等相的存在,增强了钛合金的生物相容性。其次,阐述了由于熔覆材料与基材的热物性差异、试样预处理不当和工艺调控不当等因素引起的未熔颗粒、球化效应、裂纹、气孔和夹杂等主要缺陷,以及调控激光功率、扫描速度等工艺参数,预热基体材料,通入保护气体和加入适当成分添加剂等控制和改善相关缺陷的措施。最后,展望了钛合金表面激光熔覆涂层和技术的发展方向。     

预热温度对U75V激光熔覆成形性能的影响

研究了预热温度对U75V激光熔覆成形的影响,分析了熔覆层显微组织特征和硬度分布。结果表明,当预热温度低于125 ℃时,熔覆层出现了孔洞和熔深分布不均匀的缺陷,整体尺寸波动较大;125 ℃预热成形的多层熔覆层无明显缺陷。在母材预热后,单层熔覆层熔覆区组织由魏氏组织变化为下贝氏体,热影响区主要为粗晶马氏体,硬度变化较小。多层熔覆层熔覆区组织为柱状晶和等轴晶共存,热影响区的马氏体分布在熔合线附近区域。预热后熔覆层的硬度有所下降,预热对马氏体转变的影响较小。     

钛合金表面激光熔覆固体自润滑涂层

综述了激光熔覆技术在钛合金表面制备固体自润滑涂层的研究现状。采用激光熔覆技术可以在钛合金表面制备出具有优异减摩性能的固体自润滑涂层,其减摩效果与所选用的激光器、熔覆材料的成分配比、添加剂的添加方式等有密切关系。最后指出了今后该技术的发展方向:1开发高水平的激光熔覆设备;2开发新型熔覆材料体系,使其能应用于不同的环境和很宽的温度范围中;3开发多层涂层、智能涂层(如自修复功能)和梯度涂层;4对激光表面熔覆处理过程进行数值模拟,实现激光熔覆过程的定量控制。     

纯铜表面激光熔覆WC-Co涂层研究

利用超音速火焰喷涂和激光重熔技术在纯铜基体上制备WC-Co涂层.利用维氏硬度计测试了其显微硬度,用扫描电镜分析了激光熔覆层的微观形貌.结果表明:所制得熔覆层组织致密、无裂纹,与基体形成了良好的冶金结合.熔覆区表层的WC颗粒均匀分布,颗粒较小,形成了一层硬度很高的耐磨层,在熔化区中下部,组织为基体Cu和Co、W等组成的固溶体以及呈散落状分布着一些未熔化的大小不一的WC颗粒.激光熔覆区的显微硬度约为基体的10倍.     

钛合金表面激光熔覆陶瓷涂层的研究进展

针对钛合金在实际应用过程中存在硬度低、耐磨性差、高温易氧化以及生物活性低等问题,国内外学者利用陶瓷材料较高的硬度、优异的耐磨性和高温抗氧化性能的特点,以及激光熔覆技术可以实现涂层与基材的冶金结合,较高的冷却速率使涂层内部晶粒得到细化的优势,开展了钛合金表面激光熔覆陶瓷涂层的广泛研究。首先简要概括了钛合金表面激光熔覆陶瓷材料的特点,介绍了在激光熔覆过程中常见的陶瓷材料以及所具备的特殊性能。从陶瓷涂层制备方式和陶瓷材料体现的功能两个方面,综述了国内外的研究特点、现状和进展。对比分析了激光制备纯陶瓷涂层、激光制备陶瓷与金属合金复合涂层、激光原位合成陶瓷复合涂层、激光制备陶瓷梯度涂层的优缺点。介绍了在钛合金表面激光熔覆耐磨涂层、高温抗氧化涂层、耐蚀涂层和生物涂层的进展,分析了陶瓷材料在提高相关性能时所发挥的作用。最后针对钛合金表面激光熔覆陶瓷材料存在的问题,对钛合金表面激光熔覆陶瓷涂层未来的发展趋势进行了讨论与展望。     

激光熔覆无碳化物贝氏体涂层制备及其摩擦学性能

通过控温激光熔覆及后续等温转变处理,制备出显微组织细小、硬度分布均匀且耐磨性良好的无碳化物贝氏体涂层。采用光学显微镜、XRD、TEM、SEM、显微硬度计、纳米压痕仪和摩擦磨损试验机等分别对不同参数的熔覆试样、对比试样的显微结构及性能进行测试。结果表明:与盐浴淬火试样相比,采用控温激光熔覆技术制备的无碳化物贝氏体涂层显微组织均匀细小,贝氏体晶格常数由2.8692?增加到2.8697?,铁素体微晶尺寸由86.3 nm减小至67.0 nm,无碳化物贝氏体涂层的显微硬度由(384±18)HV0.1提高到(430±13)HV0.1。摩擦因数由1.21降低至1.05,磨痕深度由0.1 mm降低至0.04 mm。较高的表面硬度提高了无碳化物贝氏体涂层表面抵抗塑性变形的能力,减缓了磨痕表层的剥落。     

钛合金表面激光熔覆 h-BN 固体润滑涂层

目的优化钛合金激光熔覆固体润滑涂层的熔覆工艺参数,提高钛合金表面耐磨性能。方法采用Nd∶YAG激光器,分别在高功率和低功率条件下,在TC4钛合金表面制备h-BN固体自润滑涂层。观察分析熔覆陶瓷层的宏观形貌、物相组成、显微组织和硬度,采用摩擦磨损试验仪对熔覆层的摩擦学性能进行研究。结果低激光功率下,熔覆材料上浮流失严重,熔覆层的相成分主要是Ti N,Ti B,Ti B2等硬质相,硬度较高,存在裂纹。高激光功率下,基材的熔化稀释较好地抑制了润滑相h-BN的上浮,减少了溅射损失,发生了包晶反应,生成了单质金属Ti,熔覆层硬度低,但摩擦磨损试验表明,涂层中润滑相h-BN含量的增加使得形成了更好的润滑膜,降低了摩擦系数。结论在输出电流400 A,脉宽5 ms,频率12Hz,扫描速度120 mm/min,搭接率50%~60%的条件下进行激光熔覆,所得熔覆层的表面状态平整,耐摩擦性能最好。     

激光熔覆涂层多冲表面磨损机理

对激光熔覆涂层试样进行了多次冲击试验,分析和讨论了多冲件表面点蚀损伤机理和多冲件表面剥落损伤机理。结果表明,损伤失效部位主要集中在涂层,形式包括表面磨损以及磨损引起的开裂。     

激光功率对低碳钢表面激光熔覆钛合金涂层组织和性能的影响

目的 利用激光熔覆简便、高效的特点,在低碳钢表面开发低成本、短流程的耐蚀钛合金涂层,拓宽钛合金在海洋工程装备上的应用。方法 选择球形纯钛粉末,采用同步送粉式激光熔覆技术在低碳钢表面制备一层薄的钛合金涂层。通过单色红外测温仪对熔池的温度变化进行监测。利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)等表征涂层的宏观形貌、微观形貌和相组成。借助万能试验机和维氏硬度计测试涂层的结合强度、剪切强度和硬度。使用电化学工作站在NaCl(质量分数3.5%)溶液中测试涂层的极化曲线和阻抗(EIS),以评价涂层的耐蚀性能。结果 采用激光熔覆技术在低碳钢表面成功制备了一层薄的耐蚀钛合金涂层。激光功率的选择对在低碳钢表面制备性能良好的钛合金涂层至关重要。一方面,激光功率会影响熔池的温度演变,随着功率的降低,熔池的最高温度降低,熔池寿命缩短。通过引入粉末沉积密度(ρ_PDD)和单位面积有效能量输入(E_eff)进一步描述工艺参数与涂层质量之间的关系。结果表明,在ρ_PDD(0.009 g/mm²     

铁基材料表面激光熔覆不锈钢涂层的研究进展

激光熔覆技术作为推动国家制造业升级的重要绿色制造和再制造技术,在航空航天、海工交通、冶金机械等重点领域具有广阔的应用前景。激光制造用粉末材料是影响该技术应用和发展的关键因素之一,其中铁基合金材料具有成本低、力学性能好、应用范围广等优势,特别是不锈钢体系的铁基合金因其良好的力学性能和优异的耐蚀性能而逐渐成为研究关注的焦点。全面综述了国内外在铁基材料表面激光熔覆不锈钢涂层的相关研究进展。根据显微组织的不同,目前采用激光熔覆技术制备的不锈钢涂层的类型主要有:奥氏体型不锈钢、马氏体型不锈钢、铁素体型不锈钢以及双相型不锈钢。重点综述了激光工艺参数(激光功率、扫描速度、熔覆方式等)、合金元素(Al、Ni、B、Mo等)、添加物(SiC、WC、VC、Cr3C2、Al2O3等陶瓷相)以及热处理(固溶处理、低温回火等)等因素对激光熔覆不锈钢涂层组织和性能的影响,主要包括对熔覆层的相组成、截面几何尺寸、稀释率、残余应力、力学性能、耐蚀性能等的影响规律及微观机制。同时,指出了目前在铁基材料表面激光熔覆不锈钢涂层领域中存在的主要问题及今后的发展方向。     

高速钢表面激光熔覆高硬涂层的组织性能

为实现高硬焊丝激光熔覆修复高速钢刀具的目的,采用Nd:YAG脉冲激光器,利用966T高硬度焊丝在M2高速钢基材表面进行激光熔覆试验获得高硬涂层。采用光学显微镜、显微硬度计、洛氏硬度计和高速往复磨损摩擦试验机等试验设备,对熔覆涂层的成分、显微组织、显微硬度、常温硬度、红硬性和耐磨性能进行了研究。结果表明,熔覆涂层化学成分与基材的化学成分相近;熔覆涂层上层由等轴晶和树枝晶组成,下层以柱状树枝状晶为主,无晶粒粗大现象;熔覆涂层硬度在60 HRC以上、熔覆层涂层的耐磨性与基材相近,满足高速钢刀具的修复要求。     

稀土对激光熔覆生物陶瓷涂层强度的影响

测试了激光熔覆生物陶瓷涂层与基体的结合强度、涂层抗弯、抗拉和抗压强度，并计算了弹性模量。结果表明，稀土能够提高涂层与基体的结合强度、抗弯及抗拉强度，但降低了涂层的抗压强度。稀土在激光熔覆条件下充分扩散传质弥散分布于涂层熔池内，分散的稀土颗粒促进晶体形核和成长，细化晶粒，强化涂层。激光熔覆涂层复合材料满足生理条件下的强度要求。     

铝合金表面激光熔覆NiCrBSi涂层工艺参数对显微组织的影响

用ＹＡＧ固体激光器,采用不同的光斑直径,扫描速度对铝合金表面激光熔覆,ＮｉＣＲＢＳｉ自熔性合金涂层的相组成,微观组织进行了研究,通过试验发现,激光功率,光斑直径和扫描速度大小是影响涂层质量的重要因素,利用优化后的工艺参数获得的熔覆层,具有优良精细的显微组织,显微硬度和耐磨性能都有较大的提高,其中熔覆层的耐磨性能比原来提高了４倍的以上。     

钛合金表面激光熔覆制备含氟羟基磷灰石涂层

从工艺特点出发,对钛合金表面激光熔覆制备含氟羟基磷灰石(FHA)涂层的几个关键问题进行分析,提出了相应的工艺要求,并对涂层的性能表征方法进行了探讨,最后指出保证FHA涂层的力学性能的同时保证涂层的生物性能要求是激光熔覆成功用于FHA制备的关键,也是未来研究的重点所在。