熔覆电流对AlCrFeCoNiCu高熵合金涂层显微组织的影响

采用氩弧熔覆工艺在06Cr19Ni10钢基体上制备等摩尔比AlCrFeCoNiCu高熵合金涂层。采用10%草酸溶液体系对不同熔覆电流制备的高熵合金涂层进行电解腐蚀,采用倒置金相显微镜观察试样显微组织,采用3D激光共聚焦显微镜对高熵合金涂层中的细小析出物进行微区三维显微形貌分析,并采用自动转塔显微硬度计对其截面显微硬度进行分析。结果表明,以不同熔覆电流制备的AlCrFeCoNiCu高熵合金涂层均由枝晶组织、枝晶间组织、块状析出物以及纳米级析出物组成。以240 A熔覆电流制备的涂层由于热输入过大,过热粗化的枝晶组织在凝固过程中发生臂端部位的熔解。240 A熔覆电流制备的熔覆涂层的表面硬度达到最高,但截面硬度较低。230 A熔覆电流制备的熔覆涂层的表面硬度、截面硬度均较理想。     

熔覆电流对FeCoCrNiMn高熵合金涂层组织与性能的影响

目的 研究等离子熔覆电流对FeCoCrNiMn高熵合金涂层组织与性能的影响。方法 采用等离子堆焊工艺在65Mn钢基体上制备等摩尔比的FeCoCrNiMn高熵合金涂层。通过观察涂层的宏观表面特征来判断等离子熔覆技术制作高熵合金涂层的宏观效果。利用金相显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）以及X射线衍射技术（XRD）观察涂层显微组织,并分析涂层的成分和相组成。采用维氏硬度显微测试计测量合金涂层的表面硬度和基体至涂层的层深硬度。结果 等离子熔覆技术制备的合金涂层无裂纹,涂层平均厚度达到2 mm。涂层元素与熔覆粉末元素比例一致,除去部分Fe元素由基体进入涂层之外,涂层依旧为单相FCC固溶体结构,组织形态为枝晶。涂层与基体结合处可以观察到明显的柱状晶区和热影响区（HAZ）。随着电流的增大,枝晶组织逐渐变粗,而FeCoCrNiMn高熵合金涂层的表面硬度逐渐减小,在190 A处,硬度发生突变达到最大值366.3HV,170 A处为最小值258.78HV。沿层深方向,涂层硬度变化不大,热影响区内由上到下,硬度先增大后减小。结论 等离子熔覆技术制备高熵合金涂层有明显的优势,且具有制作大面积表面涂层的潜力,涂层厚度可以达到毫米级。电流大小改变,FCC相组成没有发生改变,而组织结构发生改变,随着电流变大,枝晶组织变粗,涂层硬度逐渐下降。     

Q235钢等离子熔覆CoCrCuFeMnNi高熵合金涂层

在Q235钢基体上采用等离子弧熔覆法制备了CoCrCuFeMnNi高熵合金涂层。采用SEM、EDS、XRD等研究了涂层的组织,利用显微硬度计测试了涂层的显微硬度分布。结果表明：采用等离子熔覆等摩尔Co、Cr、Cu、Fe、Mn、Ni单质金属混合粉,形成了无裂纹、无孔等与基体冶金结合的高熵合金涂层。涂层厚度约为1mm,主要由FCC1固溶体枝晶和少量枝晶间组织组成,枝晶间为BCC、FCC2相。涂层的显微硬度大约为260～390 HV0.2,明显高于基体的硬度150～180 HV0.2。     

退火对激光熔覆制备FeCrNiCoMn高熵合金涂层组织与性能的影响

采用气雾化法制备了FeCrNiCoMn合金粉末,并在45钢基体上激光熔覆制备出了FeCrNiCoMn高熵合金涂层。分别采用SEM、EDS、XRD对粉末、涂层的微观形貌及相结构进行了分析,并测试了涂层的硬度。对涂层在300℃、550℃、700℃时退火4 h,研究涂层的抗高温软化性。结果表明:气雾化制备的合金粉末具有较好的球形度,FeCrNiCoMn涂层由单一的FCC相构成,组织为椭球状的枝晶与枝晶间形貌;不同温度退火后的涂层保持FCC相不变;在550℃以下退火,涂层组织无变化,但在700℃退火后,涂层组织变化明显;退火前后涂层的硬度无明显变化。     

熔覆电流对CoCrFeNiMo高熵合金涂层组织与耐磨性的影响

为了探索制备工艺对高熵合金涂层组织与性能的影响,利用氩弧熔覆方法在Q235钢表面制备了等摩尔比CoCrFeNiMo高熵合金涂层.采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)等研究了涂层的组织形貌及物相,采用显微硬度计和摩擦磨损试验机分析了涂层的硬度和耐磨性.结果 表明:采用氩弧熔覆方法能成功在Q235钢表面制备出厚度在2 mm以上的CoCrFeNiMo高熵合金涂层;靠近涂层顶部,熔覆电流对涂层的组织影响明显;随着熔覆电流的增加,涂层中上部过渡区组织由胞状晶向枝状晶和等轴晶转变,同时出现晶粒细化现象,BCC、FCC两相固溶体逐渐转变到BCC单相固溶体.随熔覆电流的增加,涂层的硬度和耐磨性均先升高后降低,涂层表层硬度最大,向基体方向呈下降趋势.当熔覆电流为200 A时,涂层的表层硬度最高,达626.7 HV0.2,约为Q235基体的4倍,其耐磨性也最好.涂层的磨损机制主要为粘着磨损,熔覆电流为200 A制备的涂层伴随有磨粒磨损.     

激光熔覆AlCoCrFeNiCu高熵合金工艺优化及耐蚀性研究

目的 通过脉冲Nd:YAG固体激光器在Q235钢表面熔覆AlCoCrFeNiCu高熵合金涂层,改善其表面性能。方法 采用正交实验法优化激光熔覆工艺参数,通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)、显微硬度仪分析涂层的物相组成、显微组织、元素成分以及硬度分布。采用三电极体系对高熵合金涂层的极化性能以及电化学阻抗谱(EIS)进行测试,研究高熵合金涂层在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的腐蚀行为。结果 以稀释率和硬度为响应并进行极差和方差分析,最终得出的最佳工艺参数如下:铺粉厚度为1.25 mm,扫描速度为180 mm/min,电流大小为220 A,离焦量为－7 mm。高熵合金涂层物相由富Cu的FCC相以及富(Al,Ni)的BCC相双相构成。表层微观组织为细小、均匀的等轴晶,中部为粗大的柱状树枝晶,涂层底部与基体结合处出现明显的平面晶。Cu元素在枝晶间出现轻微偏析。涂层最高硬度达到521HV0.2,是基体的2.7倍。在质量分数为3.5%的NaCl溶液中,AlCoCrFeNiCu高熵合金涂层较基体有更正的自腐蚀电位、更小的自腐蚀电流密度、更大的容抗弧半径以及阻抗模值,表现出良好的耐蚀性。结论 激光熔覆技术制得的高熵合金涂层成形良好、性能优异,AlCoCrFeNiCu高熵合金涂层能有效提高基体耐蚀性,起到保护作用。     

激光熔覆FeCoNiCrAl_2Si高熵合金涂层

研究了激光熔覆后经600—1000℃退火处理的FeCoNiCrAl_2Si高熵合金涂层的组织和性能.结果表明,激光熔覆过程中的快速凝固条件有利于抑制涂层中金属间化合物的析出,涂层具有bcc结构,为有序固溶体,具有较高的硬度(900 HVo 5),相结构和硬度的高温稳定性好;涂层组织为树枝晶,Fe,Cr和Si在枝晶间富集,而Ni,Co和Al在枝晶中富集.随退火温度升高,Al和Si的偏析程度加剧,而其余元素的偏析变化不明显.EBSD研究显示熔覆态涂层的枝晶和枝晶间界面分布有大量小角度晶界,经600℃退火5 h后小角度晶界转变为大角度晶界,晶粒被细化.     

时效对激光熔覆FeCoCrNiB0.5高熵合金激光涂层组织和硬度的影响

采用激光熔覆方法在Q235钢上制备FeCoCrNiB_0.5高熵合金涂层,利用XRD、SEM以及显微维氏硬度计等,研究时效温度对涂层的显微组织、相结构及硬度的影响。结果表明,涂层由FCC结构固溶体和M₂B两相构成,并且相结构具有很好的高温稳定性。涂层经过800 ℃和900 ℃时效后,枝晶内有大量的颗粒状M₂B相脱溶物析出;而1000 ℃时效后,枝晶间的M₂B相显著粗化,涂层中树枝晶组织消失。FeCoCrNiB_0.5高熵合金涂层的硬度为447 HV0.2,且涂层硬度随时效温度升高而逐渐降低。     

等离子熔覆CoCrFeNiMo高熵合金相结构及显微组织研究

目的 在普通低碳钢表面制备含难熔金属Mo的CoCrFeNiMo高熵合金熔覆层,研究熔覆层的组织结构及性能。方法 将Co、Cr、Fe、Ni、Mo金属单质粉末按等摩尔比进行配制并混合均匀,利用等离子熔覆法在Q235钢表面制备CoCrFeNiMo高熵合金熔覆层,采用X射线荧光光谱仪(XRF)、X射线衍射仪(XRD)、金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度计对熔覆层的合金成分、相结构、显微组织和硬度进行研究。结果 在等离子熔覆过程中存在元素烧损现象,熔覆层的实际成分为Co1.17Cr0.92Ni1.06Fe0.92Mo0.92(摩尔分数);熔覆层与基材形成了良好的冶金结合,熔覆层主要由FCC相组成,同时夹杂少量富Mo、Cr的σ相;熔覆层显微组织为树枝晶,枝晶内为固溶多种元素的FCC相,枝晶间是由FCC相和富Mo、Cr的σ相组成的共晶组织。高熵合金物相形成规律较为复杂,其相结构不能仅由热力学参数来预判,仍需要实验结果的验证。由于Mo元素的固溶强化及σ相的沉淀强化,使得熔覆层的硬度明显提高,表面硬度约为485HV。结论 利用等离子熔覆法,在Q235钢表面成功制备了含难熔金属Mo的CoCrFeNiMo高熵合金熔覆层,显著提高了CoCrFeNi高熵合金的硬度。     

等离子熔覆原位自生NbC/高熵合金显微组织研究

采用等离子熔覆技术在Q235钢基体上原位制备了NbC增强的CoCrCuFeNiMn(NbC)_x(x=0,0.05,0.1,0.2,0.3,0.4)高熵合金熔覆层,并研究了熔覆层的相组成、显微组织以及显微硬度。结果表明,C和Nb的加入并没有引起熔覆层物相的复杂化,物相由fcc1相、fcc2相和Nb C相组成。NbC大多偏聚于基体的树枝晶间,少量在树枝晶内析出。NbC的形态与其含量有关,当x较小时,NbC呈颗粒状;当x较大时,Nb C呈颗粒状、长条状以及十字枝晶状。原位自生高熵合金复合材料的硬度较基体合金有了明显提高,在一定范围内(x=0~0.4),熔覆层显微硬度随增强相含量的升高而增加。     

原位反应合成Mo-Ni-B系三元硼化物熔覆层的研究

利用氩弧熔覆的方法,在镍基高温合金基体上原位反应合成了Mo∶B原子比从0.8到1.2的Mo-Ni-B系三元硼化物熔覆层,利用X射线衍射仪、扫描电镜、能谱仪、显微硬度计分析了熔覆层的物相组成、显微组织和显微硬度.结果表明,熔覆层主要为三元硼化物M3B2硬质相和Ni、Mo组成的粘结相,其显微硬度在700～800 HV之间.在5vol%H2SO4溶液中,熔覆层的腐蚀速率在(0.19～0.94)μm/h,其中Mo∶B原子比为1的熔覆层显示了最好的抗腐蚀性.     

多道激光熔覆温度场的有限元数值模拟

分析了激光熔覆过程中温度场的主要影响因素,在主要考虑边界条件和热源数据的基础上,建立了送粉式激光熔覆多道搭接情况下温度场的有限元计算模型,并对板材上搭接三道熔覆层的熔覆温度场进行了三维数值模拟,得到了每道熔覆层上中心点的温度变化规律.结果表明,在激光熔覆过程中每道熔覆层中心点上的温度随时间延长呈锯齿状变化,且每个中心点所能达到的最高温度并不相同.此外,搭接情况下,熔覆层中心点每次升温前的最低温度是随着熔覆顺序的进行而逐渐升高的,且升高趋势类似于抛物线.此计算结果合理,为研究应力场和应变场的变化规律打下基础.     

筛分板表面氩弧熔覆修复研究

通过金相显微镜观察、硬度及耐磨性测试,研究了涂层厚度、焊接电流对熔覆层组织、力学性能的影响。结果表明：基体与熔覆层连接处形成良好的冶金结合;在熔覆层厚度为3 mm,焊接电流为150 A时,显微组织中有大量的奥氏体与碳、硼化物共晶,熔覆层硬度和耐磨性很好。     

多丝堆焊技术及其应用

多丝堆焊技术是艾美特焊接自动化技术(北京)有限公司获得国家发明专利的一种新型高效堆焊工艺。采用多根焊丝并行排列,焊接时多个电弧在同一个熔池内燃烧。可以获得较宽的焊道,有效提高焊接效率,减小能源消耗,降低堆焊成本,提高堆焊质量。系统具备数字化焊接和智能制造的基本要素,为堆焊领域的智能制造发展提供了智能焊接装备和工艺技术。该技术是堆焊工艺方法的一项重大突破,为堆焊工艺的进一步发展提供了新的手段。     

不锈钢带极电渣堆焊层金属耐腐蚀性能

采用带极电渣堆焊（ESW）和带极埋弧堆焊（SAW）两种方法在Q235母材上熔敷不锈钢层,分析了这两种方法和不同焊接速度下得到的堆焊层金属的电化学腐蚀及晶间腐蚀性能.电化学腐蚀结果表明,9.8%H2SO4溶液中,当扫描电位低于-300 mV时,堆焊层金属即可进入钝化状态,堆焊层金属（ESW v=8 m/h）的电化学腐蚀性...     

等离子熔覆TiC/Ni超厚梯度熔覆层的组织与性能

利用等离子熔覆技术,选择适当的工艺参数,在Q235钢表面熔覆形成TiC/Ni超厚熔覆层.采用扫描电镜、X射线衍射仪、金相显微镜、显微硬度计分析测试了涂层的相、组织、成分及性能.结果表明,熔覆层厚度可达2.7 mm,无裂纹、气孔等缺陷.从熔覆层底部到表层,TiC颗粒的含量和粒径均呈梯度变化;熔覆层中的组织由界面到表层依次为:平面晶、胞状晶、树枝晶;从基体到熔覆层Fe元素含量逐渐减少,而Ni,Cr,Si元素含量则逐渐增加,TiC 颗粒呈弥散分布.熔覆层硬度最大可达800 HV,平均硬度是基体的4～5倍.     

旁轴送粉式激光扫描熔覆工艺研究

以Q235钢为基板,采用IPGYLS-4000型光纤激光器以及旁轴送粉器,搭建旁轴同步送粉式激光扫描熔覆工艺试验平台,在基板上进行熔覆试验。研究了激光功率、扫描速度和扫描宽度对熔覆层成形尺寸和对熔覆层组织的影响,结果表明:随着激光功率增大,铁基合金粉末熔化量提高,单层金属熔覆层的余高增加;扫描速度对熔覆层熔宽和余高的影响均较大,随着扫描速度的降低,金属熔覆层熔宽余高均增加,裂纹数量增多。约束应力是导致熔覆层出现裂纹的主要原因,通过优选工艺参数可以获得工艺良好无裂纹熔覆层,为下一步研究激光扫描多层熔覆无(小)变形焊接技术提供理论和技术依据。     

Laser multi-layer cladding of Mg-based alloys

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＭｇ ｂａｓｅｄａｌｌｏｙｓｈａｖｅｗｉｄｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎａｉｒｐｌａｎｅａｎｄａｕｔｏｍｏｂｉｌｅｉｎｄｕｓｔｒｙｂｅｃａｕｓｅｏｆｌｏｗｄｅｎｓｉｔｙａｎｄｈｉｇｈｓｐｅｃｉｆｉｃｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｓｐｅｃｉｆｉｃｍｏｄｕｌｕｓ[1] .Ｈｏｗｅｖｅｒ,ｔｈｅｙｈａｖｅｐｏｏｒｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ .ＴｈｅｅｘｔｒｅｍｅｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆＭｇ ｂａｓｅｄａｌｌｏｙｓｉｎｔｈｅｅｌｅｃ…     

激光熔覆工艺对镍基碳化钛熔覆层组织的影响

通过对激光熔覆镍基碳化钛熔覆层组织的微观形貌和成分分析,研究了激光功率和扫描速度对熔覆层的碳化钛和硬质相碳化物的溶解和析出后的形态的影响。结果表明,使用较低功率或较高的扫描速度时,熔覆层中出现了未熔化的碳化钛,功率较大和扫描速度较低时,碳化钛全部以树枝晶的形态从液态镍中析出来。达到一定的功率时,硬质相碳化物是从液态镍中析出的二次相,且当扫描速度较快时,熔覆层还会出现成分不均。