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。     

侧向送丝光纤激光单道熔覆层组织

采用正交试验法在不锈钢表面侧向送丝单道激光熔覆,确定激光功率、扫描速度、送丝速度对熔覆层横截面几何尺寸、宽高比及稀释率影响,找出最佳工艺参数组合并进行组织分析.结果表明,当激光功率为2 000 W,扫描速度为4 mm/s,送丝速度为20 mm/s时可得到稳定良好的熔覆层;熔覆层从结合区到表层晶粒形态依次是平面晶、胞状晶、柱状树枝晶、等轴树枝晶、转向树枝晶;熔覆层组织由γ奥氏体和残余δ铁素体组成,δ铁素体主要成蠕虫状、骨架状和侧板条状分布于奥氏体枝晶间或晶界处;熔覆层显微维氏硬度平均值(195 MPa)与基材(207 MPa)相当且分布相对均匀,热影响区维氏硬度略低(178 MPa).     

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。     

等离子束送丝熔覆对50Mn2钢表面熔覆层质量的影响

利用等离子束送丝熔覆技术在50Mn2合金结构钢表面制备耐磨熔覆层,研究主弧电流和扫描速度等工艺参数对熔覆层宏观形貌、显微组织及显微硬度影响。研究表明:主弧电流和扫描速度是影响熔覆层质量主要因素。随主弧电流增大,熔覆层焊道更连续且熔宽增大、余高先减后增,熔覆层中部组织形貌由胞状晶向树枝晶和等轴晶转变,组织以马氏体和铁铬碳共晶化合物为主,显微硬度较基体提高2~3倍;扫描速度越高,熔覆层焊道越不连续且易出现凹陷,熔宽和余高减小,显微组织形貌由胞状晶向树枝晶转变,其相组织仍以马氏体和铁铬碳共晶化合物为主,显微硬度随着扫描速度增大而增大,比基体硬度有很大提高。     

激光熔覆铁基合金涂层的组织及摩擦磨损性能

利用激光熔覆技术在20CrNi2MoA钢表面制备铁基合金涂层。研究了激光功率对熔覆层显微组织、显微硬度的影响,分析了熔覆层和基体的摩擦磨损性能。结果表明:熔覆层组织由内及表依次为平面晶-胞状晶-树枝晶-等轴晶,无裂纹、气孔等缺陷,与基体呈良好的冶金结合。在一定功率范围内,激光功率增加使得枝晶尺寸增大以及显微硬度下降。在相同磨损参数下,激光功率为2.5、2.8 kW时熔覆层磨损量为7.35×10~(-3)mm~3和1.401×10~(-2)mm~3,相对耐磨性为基体的10.3倍和5.42倍,稳定磨损阶段熔覆层摩擦系数在0.24和0.26左右,而基体稳定在0.35左右。     

等离子弧熔覆镍基耐磨涂层的组织与硬度

利用等离子熔覆技术在Q460低合金高强钢基体上熔覆制备了Ni基耐磨涂层。采用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜和显微硬度计对等离子熔覆层的微观组织和显微硬度进行了分析。结果表明,熔覆层成型良好,与基体呈冶金结合,无裂纹、气孔等缺陷。熔覆层同基体结合部分为平面晶形态,熔覆层中部和上部主要为树枝晶。同基体相比,硬质相的形成以及固溶强化效应使得熔覆层的硬度提高。     

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。     

扫描速度对激光熔覆Ni基涂层组织性能的影响

采用CO2激光器及LASERCELL-1005六轴六联动三维激光加工机床对40Cr钢进行熔覆处理,采用微观分析及力学性能测试手段对熔覆层组织及性能进行研究.结果表明:熔覆层由熔覆区(CZ)、结合区(BZ)和基底热影响区(HAZ)三部分组成.对应的组织分别为:细小的树枝晶与等轴晶、平面晶与树枝晶、针状马氏体;随扫描速度增加,熔覆层组织变得细小均匀,硬化层深加深,显微硬度、耐磨性、耐蚀性增加;激光熔覆后的硬度、耐磨性、耐蚀性都有很大提高,其最大值分别约为基体的4、4.3、30倍.     

光纤激光熔覆铁基合金粉末对45钢表面组织和性能的影响

利用IPG-3000 W光纤连续激光器和激光同轴送粉方式在45钢表面熔覆铁基合金粉末,利用金相显微镜、显微硬度计、X射线衍射仪等,分析研究激光熔覆铁基合金粉末对45钢微观组织、显微硬度的影响。结果表明:45钢光纤激光熔覆层的微观组织为胞状晶、柱状晶、树枝晶和等轴晶,主要物相为Ni-Cr-Fe、γ-[Fe,Ni];当激光功率为600 W,扫描速度为0.3 m/s,送粉速率为0.8 g/h,靠近结合面一侧的熔覆层处最大硬度值为560 HV。对比单道和多道搭接熔覆层硬度,发现多道搭接熔覆层硬度较单道熔覆层硬度降低10~40 HV     

激光熔覆工艺参数对Fe-Cr-B合金涂层组织和硬度的影响

利用6 kW光纤激光器在Cr12MoV模具钢表面激光熔覆Fe-Cr-B合金涂层。运用金相显微镜和显微硬度仪,研究了激光功率、扫描速度、送粉率对熔覆层成形、尺寸、稀释率及组织结构和微观硬度的影响。结果表明:熔覆层组织主要由平面晶、树枝晶和等轴晶构成。理想的工艺参数为激光功率(P)2000 W,扫描速度(V1)4 mm/s,送粉率(V2)15 g/min。该工艺参数下熔覆层晶粒细小,与基体呈现良好冶金结合,稀释率为9.8%,熔覆层显微硬度平均高达1000 HV。     

激光熔覆修复铜合金零件的工艺研究

研究了铜合金表面激光熔覆修复工艺和熔覆层组织.结果表明,采用优化的激光功率和扫描速度,可在黄铜基体表面熔覆与基体呈冶金结合、无裂纹的锡青铜合金修复涂层;其熔覆层组织具有快速凝固特征,熔覆层从下到上分别为细小胞状晶、粗大树枝晶、细小枝晶和胞状晶组织.     

不锈钢表面激光熔覆原位生成Fe-Mn-Si记忆合金涂层研究

利用5 kW横流CO2激光器,在304不锈钢表面激光熔覆原位生成Fe17Mn5Si10Cr4Ni记忆合金涂层并利用金相显微镜、场发射扫描电镜、X射线衍射仪、往复摩擦仪等仪器设备对熔覆层显微组织、微区成分、摩擦磨损性能进行了分析研究。结果表明,Fe-Mn-Si记忆合金涂层自顶端到熔合界面分别由等轴晶、树枝晶、柱状树枝晶、胞状晶和平面晶组成;激光熔覆原位生成Fe-Mn-Si记忆合金涂层过程中,熔覆层内残余应力驱动诱发了γ→ε马氏体相变,相变变形可松弛熔覆层的残余应力;Fe-Mn-Si记忆合金涂层与304不锈钢基材相比,摩擦系数小、耐磨性好,磨损机制为磨粒磨损,摩擦力诱发γ→ε马氏体相变是熔覆层耐磨性得到显著提升的根本原因。     

激光熔覆钴基合金的凝固组织特征及性能研究

利用电子显微技术和力学性能测试,研究了Q235低碳钢基体上激光熔覆Co基合金的凝固组织及其形成过程,讨论了熔覆层合金成分和显微硬度变化规律。结果表明,基体和熔覆层之间形成了良好的冶金结合。熔覆区的组织不均匀,。随着距交界面距离的增加,由胞状晶和逆热流方向外延生长的粗大树枝晶变为较细小的树枝晶,最终过渡到表层的细小树枝晶和等轴晶,熔覆层断口以沿晶断裂为主,激光熔覆对合金成分的稀释作用小。     

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。     

QT-500球墨铸铁表面激光熔覆镍基合金的组织与性能

利用DL-T5000型二氧化碳激光器在QT-500球墨铸铁表面熔覆镍基合金,分析了激光熔覆层的显微组织,测试了其显微硬度及磨损性能。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。从熔覆层表面到基体热影响区,组织依次为大量的树枝晶、等轴晶、树枝晶。熔覆层的硬度较基体提高了5倍,熔覆层的总磨损率大约为基体的1/6。熔覆层耐磨性能增强的主要原因是镍基合金与涂层元素镍、铬等固溶强化和碳化物等析出相的强化作用。     

TC4表面激光熔覆Ni60基涂层温度场热循环特性数值模拟研究

目的确定TC4钛合金激光熔覆的最优工艺参数,研究其热循环特性,分析激光熔覆温度对组织的影响规律。方法采用3D高斯热源,基于Sysweld软件平台,对TC4钛合金激光熔覆Ni60A-50%Cr3C2粉末过程进行数值模拟仿真,研究温度场云图及其热循环特性,模拟计算激光熔覆最高温度、加热速度和冷却速度,以及熔池最大深度和热影响区宽度,进行激光熔覆实验验证,结合熔覆层显微组织扫描电镜(SEM)图像,研究冷却速度对熔覆层组织的影响。结果由仿真可知,激光熔覆工艺参数中的光斑直径和送粉速度主要影响熔覆层的高度和宽度,对温度场分布起主要影响作用的是激光功率和扫描速度。激光功率为500 W,扫描速度为4 mm/s时,熔覆层区域熔化完全,与基体结合良好。激光熔覆最高温度为2700℃,最大加热速度约为2200℃/s,最大冷却速度约为1200℃/s,熔池最大深度在0.33~0.66 mm之间,热影响区宽度约为1.2 mm。模拟与实验得到的熔覆层截面形貌基本一致。不同冷却速度得到的熔覆层组织不同,随着冷却速度的降低,显微组织由短小的胞晶和树枝晶逐步转变为柱状晶、胞状晶和平面晶,最终形成淬火态的针状马氏体。结论最佳工艺参数为:激光功率500 W,扫描速度4 mm/s。冷却速度是影响熔覆层组织的重要因素,仿真模型的正确性及方法的可行性得到了实验验证。     

钛合金表面激光熔覆纯铁涂层显微组织的研究

将纯Fe粉在Ti6Al4V合金表面进行激光熔覆。通过扫描电镜、X射线衍射、热力学计算和显微硬度测定,可以看出熔覆层中含有大量的树枝晶、块状组织和针状组织;TiO、Fe₂C、V₅Al₃C_0.6,LAVES等相弥散分布在激光熔覆层中,提高了熔覆层的硬度。粗大的树枝晶使熔覆层相应部位的硬度偏低。     

激光熔覆原位自生碳化钨陶瓷涂层的研究

使用IPG光纤激光器YLR-3000激光加工系统,在45钢表面通过激光熔覆自熔性碳化钨陶瓷涂层,提高熔覆层组织和性能。对涂层的硬度和显微组织进行分析。结果表明:激光功率1200 W、扫描速度2 mm/s、送粉电压7 V时,熔覆层的平均洛氏硬度约是基体平均硬度的2.6倍;熔覆层及界面处无裂纹、气孔等缺陷,熔覆层中上部的晶粒细小,沿熔覆层与基体交界处向外晶粒呈现柱状晶及等轴晶,组织性能良好,基体与熔覆层间冶金结合牢固。     

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。     

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。