激光熔覆Inconel 718合金铌偏聚（英文）

Inconel 718高温合金被广泛地应用于航空航天和汽轮机领域。在激光熔覆Inconel 718合金中存在铌的偏聚现象,而铌偏聚会影响到合金在快速凝固过程中的相变。为了控制熔覆层的显微组织并提高其力学性能,采用组织观察和能谱分析研究凝固条件对铌偏聚及富铌Laves相形成的影响规律。结果表明冷却速度对熔覆组织具有显著影响。高的冷却速度有利于抑制铌的偏聚,减少对Inconel 718合金力学性能有害的Laves相的析出。     

激光熔覆Inconel718合金裂纹分析及裂纹控制研究

目的 针对K418合金表面激光熔覆裂纹萌生、元素偏析等难题,探究裂纹萌生与元素偏析之间的关系,利用后处理工艺进行裂纹的修复及偏析现象的控制。方法 在K418合金表面激光熔覆了Inconel718合金,以基体及熔覆材料的热物性参数和界面元素匹配性为出发点,对熔覆中裂纹的敏感性进行了分析。结果 合金元素的偏析造成了裂纹的萌生与扩展。基体热影响区裂纹的形成与热影响区内析出的块状碳氮化物有关,熔覆层裂纹与枝晶间析出的不规则链状Laves相有关。采用激光重熔工艺对熔覆层进行了后处理,试验结果表明,重熔后的组织致密,晶粒细小均匀,无裂纹及粘粉等明显缺陷。激光重熔减少了基体热影响区及熔覆层中因元素偏析产生的碳氮化物及Laves相的尺寸及数量,重熔后覆层的摩擦因数为0.55,比重熔前下降了49.5%,具有良好的减摩特性;磨损率为3.15×10-4 mm3/(N?mm),比重熔前下降了37.5%,耐磨性能得到提升。结论 激光重熔技术可以愈合K418激光熔覆Inconel718合金的裂纹,并显著降低涂层的元素偏析程度。     

SiO_2含量对激光熔覆含La_2O_3生物陶瓷涂层性能的影响

采用激光熔覆技术,利用CaHPO_4·2H_2O,CaCO_3,La_2O_3,SiO_2粉末和Ti粉在医用钛合金Ti-6Al-4V表面制备掺杂的质量分数分别为0%,5%,10%,15%SiO2的含La2O3梯度生物陶瓷涂层,并研究了SiO_2含量对涂层性能的影响。利用金相显微镜、扫描电镜、能谱仪、X射线分析仪分别对涂层进行显微结构、表面元素、物相组成分析,利用MTT细胞活性检测法对涂层上种植的小鼠破骨前体细胞(RAW264.7)进行细胞活性分析。结果显示:掺杂10%~15%的SiO_2后,涂层的裂纹明显减少,且厚度变均匀。涂层在模拟体液(SBF)中浸泡2周后,羟基磷灰石(HA)在掺杂10%SiO_2涂层表面的沉积量最多,涂层表面的金属元素含量稀少,这表明含10%SiO_2涂层在SBF中具备更加优良的沉积HA的能力,同时有效的阻碍了基体中重金属离子的析出。MTT结果表明,掺杂SiO_2的涂层对破骨前体细胞的活性有更加明显的抑制作用。     

激光熔覆参数对熔覆层组织的影响

通过改变激光熔覆过程中的激光功率、扫描速度等工艺参数,获得单道激光熔覆层:分析了熔覆层组织中温度梯度/凝固速度(G/R)对凝固组织生长形态的影响规律;探讨了工艺参数对熔覆层组织、性能的影响.结果表明:熔覆层的硬度随激光功率的增加先增大后减小;随扫描速度的增加,经历一个由小到大然后再由大到小的过程.     

La2O3对激光熔覆Fe基合金熔覆层显微组织的影响

采用CO2激光器通过同轴送粉方式,在16Mn钢基材上制备了添加La2O3后的铁基合金熔覆层。通过扫描电镜(SEM)、能谱(EDAX)和X射线衍射(XRD)分析研究了不同稀土加入量对熔覆层组织形貌、元素分布和相组成的影响,并利用显微硬度计测量熔覆层的硬度分布,同时还研究了稀土对熔覆层夹杂物的影响。结果表明,熔覆层中的主要相组成为了(Fe,Ni),稀土的加入,细化了晶粒,净化了晶界,提高了熔覆层的硬度,并且使组织趋向均匀。     

激光熔覆工艺参数对熔覆层质量的影响

激光表面热处理技术是上世纪70年代逐渐发展起来的一门新兴激光加工技术,尤其在激光熔覆等领域取得了很大进展。本文概述了激光熔覆技术,介绍了激光熔覆工艺参数对熔覆层质量的影响。     

Inconel 718合金激光处理的研究

采用Nd：YAG固体激光器在连续激光能量输入方式下对Inconel 718镍基超耐热合金进行表面激光处理，研究了激光处理工艺参数对该合金的微观组织、表面残余应力状态及疲劳性能的影响。结果表明：合金经激光处理后，原基体内弥散分布的γ″强化相及晶间片状δ相会溶解于基体γ相内，使得合金表面硬度下降，下降幅度约为50％；经低角度XRD检测，x、y方向表面残余应力均为拉应力；经激光处理的带缺口试样疲劳强度低于母材。     

激光熔覆工艺参数对熔覆层质量影响研究

在42CrMo基板上激光熔覆单道钴基合金涂层,采用正交试验,探究激光功率、送粉速率、扫描速度、光斑直径等4个工艺参数对熔覆层几何形貌和稀释率的影响规律.结果表明:激光功率和扫描速度对熔覆高度和熔覆宽度影响较大,激光功率和光斑直径对稀释率影响最大.结合稀释率和熔覆高度与熔覆宽度比值综合评价,获得最优工艺参数组合为激光功率...     

感应洛伦兹力对激光熔覆Inconel 718涂层中Fe元素分布的影响

为了研究稳态磁场对激光熔覆Inconel 718涂层中Fe元素分布的影响,建立基于体积平均法的三相混合凝固模型,在激光熔覆过程中耦合加入稳态磁场,模拟316L不锈钢表面制备Inconel718涂层。采用2D瞬态模型,结合传热传质,流体流动和感应洛伦兹力,模拟激光熔覆涂层中的元素分布,并与实验结果进行对比。结果表明,未施加磁场时熔覆层中Fe元素呈均匀分布;施加稳态磁场时熔覆层中Fe元素分布不均匀,在熔覆层顶部Fe元素含量较低,熔覆层底部Fe元素含量较高。模拟结果与实验结果吻合良好,证明计算模型的可靠性,也表明稳态磁场能够抑制熔池流动,对移动熔池的传热传质产生影响,最终改变激光熔覆涂层中的元素分布。     

激光熔覆低温相变合金熔覆层的热疲劳性能

采用激光熔覆技术在Q235表面制备低温相变合金熔覆层。采用金属热疲劳的试验方法,对低温相变合金（Low temperature transformation,LTT1,LTT2）熔覆层进行热疲劳实验,热循环次数分别为N=4000、4500、5000和6000,采用单纯的热应力,加热和水淬交替进行,设置上限温度为600℃,下限温度为室温,加热到上限温度并保温55 s,循环水冷却时间10 s。利用3 D激光共聚焦显微镜对低温相变合金（LTT1,LTT2）热疲劳实验后的熔覆层表面裂纹加以观察;利用电子背散射衍射（Electron back scattered diffraction,EBSD）技术研究试样疲劳裂纹附近晶粒形貌及裂纹扩展趋势。结果表明：热疲劳裂纹主要与冷热循环次数有关,随着热循环次数的增加,熔覆层表面裂纹密度也随之增大且相互交错贯通,当循环次数达到6000次时,LTTI熔覆层裂纹深度相对热循环次数为4500次时增大了43.2%,裂纹平均深度达到了210.3 μm;裂纹方向沿晶界扩展;合金元素的配比影响合金的热疲劳性能。     

La_2O_3对镍基自熔合金熔覆涂层耐磨性的影响

通过在G111镍基自熔合金粉末中加入La2O3,利用氧-乙炔火焰喷涂工艺在Q235基体上制备熔覆涂层以提高其耐磨性。实验结果表明:添加适量的La2O3可细化熔覆涂层组织,提高熔覆涂层硬度和耐磨性,改善熔覆涂层和基体的结合状态。在一定范围内,熔覆涂层的表面硬度和耐磨性随La2O3含量的增多而显著提升,但其并不呈线性关系。当La2O3含量达到G111镍基自熔合金质量的0.6%时,熔覆涂层表面硬度和耐磨性均最佳,超过0.6%后,硬度和耐磨性反而会变差。     

激光熔覆工艺对排气门熔覆层质量的影响

利用ＣＯ２连续激光器对２１－４Ｎ汽车排气门表面进行了Ｎｉ２１合 激光熔覆式艺研究,试验结果表明,浙江工艺参数的合理配合是保证熔覆层捏的重要因素之一,激光功率为１．８ｋＷ－２．１ｋＷ,扫描速度５ｍｍ／ｓ～６ｍｍ／ｓ,光斑４．５ｍｍ～５ｍｍ预置涂层厚度１ｍｍ～２ｍｍ是汽车排气门熔覆的最佳工艺参数组合,该工艺效果是熔覆层连续表面平整,涂层基本天气孔,工艺稳定,可满足批量生产要求。     

FeCrCoWCBY2O3合金激光熔覆层的性能研究

通过对FeCrCoWCBY2O3合金粉末在低碳钢表面进行激光熔覆，获得了C、B含量较高的无裂纹熔覆层，其厚度在1．0～1．5mm之间。利用XRD、SEM等分析了熔覆层的成分及显微组织结构，并测试了涂层的硬度和耐磨性。结果显示：激光处理后表面迅速熔化和冷却，组织由马氏体、残余奥氏体枝晶和枝晶间碳化物组成；熔覆层的硬度比熔覆基体提高3倍多，且硬度最高值不在表层，而在距离表面0．3mm处；耐磨性相对基体提高接近2倍。     

Al_2O_3对激光熔覆镍基涂层耐磨性的影响

研究Al2O3对激光熔覆镍基涂层耐磨性的影响.通过显微组织的观察,硬度测试和耐磨性测试,结果表明,添加Al2O3具有改变显微组织和激光熔覆层性能的作用.显微组织得到了细化,耐磨性得到显著的提高.     

脉冲激光熔覆Inconel 718涂层热行为数值模拟及其对显微组织的影响

目的 揭示脉冲激光作用下Inconel 718合金涂层凝固传热行为的演化机制,改善涂层中Nb、Mo元素偏析现象,提升Inconel 718合金熔覆涂层的力学性能,为优化Inconel 718熔覆涂层质量提供理论依据。方法 综合考虑物性参数随温度、脉冲激光热源、粉末传输形式,以及凝固过程中相变潜热对涂层凝固热行为的影响,构建脉冲激光熔覆传热模型。基于数值模拟技术和激光熔覆试验,利用VHX-2000电子显微镜对涂层显微组织形态进行分析验证,采用日立SU8010场发式扫描电镜观察分析显微组织和元素偏析情况,并使用显微硬度计测试涂层的硬度值。结果 由数值模拟分析结果可知,脉冲激光涂层的冷却速度、温度梯度、凝固速度均大于连续激光涂层,其枝晶生长细密且No、Mo元素呈弥散分布,显微组织自底向顶以平面晶、胞状枝晶、柱状枝晶、等轴枝晶等形式存在,Laves相的体积分数降低至2.93%,在细晶强化和固溶强化作用下,熔覆涂层的平均显微硬度提升至307HV0.1。结论 脉冲激光涂层热行为数值模拟分析结果符合Inconel 718涂层组织形态快速凝固变化的规律,数值模型可靠。脉冲激光形成的高冷却速度和高温度梯度,能在一定程度上抑制Inconel 718合金涂层中Nb、Mo元素的偏析,离散并细化γ枝晶组织,降低Laves相的体积分数,显微组织在细晶强化和固溶强化双重作用下,提升涂层的力学性能。     

ZrC增强激光熔覆CoCrNi合金熔覆层的组织及性能

本研究采用激光熔覆技术,在低碳钢表面制备了ZrC增强的CoCrNi合金涂层。研究了ZrC的不同分数(0, 1, 3, 5 wt.%)对CoCrNi基中熵合金涂层组织、硬度和耐磨性的影响。利用X射线衍射仪、扫描电镜和能谱仪分析了涂层的相组成及微观组织结构,并采用显微硬度和摩擦磨损试验对样品的硬度和耐磨性进行了测试。结果表明：熔覆层与基体形成了良好的冶金结合,没有出现明显的裂纹和及空洞等缺陷。不含ZrC的CoCrNi中熵合金涂层由单相FCC结构组成,随着涂层中ZrC的加入,涂层中的物相组成变为了FCC+ ZrC_0.7+Cr₂₃C₆+ZrO₂。涂层的晶粒得到了明显细化,实现了晶界强化、固溶强化和弥散强化(Orowan)的共同作用,形成的碳化物Cr₂₃C₆相与FCC固溶体结合形成共晶碳化物,起到了协同强化作用,有效地提高了涂层的硬度和耐磨性。然而ZrC中的Zr与空气中的杂质O结合生成的ZrO₂也对涂层的性能产生了不利影响,主要是因为ZrO₂的存在会导致涂层中颗粒分布不均匀加剧,弱化弥散强化的作用。所以当ZrC较少时,涂层的性能并未得到较好的提升,但是当涂层中ZrC含量增加到5wt.%时,涂层中析出了较多的强化相ZrC0.7能够有效的提高材料的性能,该涂层的最大硬度为651±15 HV_0.1,摩擦系数为0.161,相较于不含ZrC的涂层均有较大的提升。     

纳米Y_2O_3弥散强化Ni基合金激光熔覆层

研究了纳米Y2O3对Ni基合金激光熔覆层显微组织、相结构和性能的影响。结果表明:加入纳米Y2O3 的Ni基激光熔覆层出现大量细小、无方向性生长的等轴晶;熔覆层主相为γ-Ni,此外还有Cr23C6、Ni4.6Si2B和 Ni17Y2等;加入1．5％纳米Y2O3的熔覆层显微硬度值大幅度提高,其耐磨性比纯Ni基提高5倍多,磨损机理由较为严重的粘着磨损转变为微动磨损。     

激光熔覆制备Fe3Al覆层的研究

以纯Fe3Al粉为原料在钢基体表面激光熔覆制备Fe3Al金属间化合物。利用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射实验方法等对熔覆合金层、合金层与钢基体的结合界面等进行了显微组织与物相结构的分析。实验结果获得了致密、无肉眼可见气孔、夹杂，但存在少量裂纹的合金层，合金层与基体间完全冶金结合；熔覆合金层主要由单相Fe3Al构成，覆层组织为粗大等轴状晶团，等轴状晶团由大量极细小的条状Fe3Al晶粒构成，一些相邻的条状晶粒之间具有基本一致的晶体学取向。熔覆合金层显微硬度约为500HV。     

La_2O_3稀土对激光熔覆WC/Ni基复合涂层性能改善的研究

向WC陶瓷镍基合金粉末中添加不同质量分数的La2O3粉末制成混合粉末,采用大功率半导体激光器通过同轴送粉方式,在A3钢基材上制备熔覆层。利用SEM、EDAX、XRD分析研究了不同稀土加入量对熔覆层显微组织和相结构的影响,用显微硬度计、滑动摩擦磨损试验机分别测试了复合涂层的硬度、耐磨性。结果表明:由于稀土的加入,复合涂层的晶粒进一步细化,组织趋向均匀,硬度和耐磨性得到了提高,最终得出涂层粉末的最佳配比为(质量分数)59%Ni60,40%WC,1.0%La2O3。