后热处理对激光熔覆涂层应用的研究进展

高温热处理是一种缓解激光熔覆涂层残余应力和检测涂层高温稳定性的有效手段。本文从热处理的加热温度、保温时间和冷却速度角度出发,综述了热处理工艺对激光熔覆涂层的研究进展。分析了热处理对激光熔覆涂层物相和组织结构、力学性能以及摩擦学性能的影响机理,讨论了热处理过程中熔覆涂层的相组织演变以及涂层力学性能、摩擦学性能的变化规律。     

激光熔覆镍基碳化铬与镍基碳化钨涂层对比研究

对激光熔覆镍基碳化钨与镍基碳化铬涂层组织性能进行了研究.结果表明,激光熔覆镍基碳化铬涂层搭接区与非搭接区组织有较大区别,搭接区涂层主要由MxCy相组成,非搭接区出现许多菱状硬质CrxCy碳化物;激光熔覆搭接方式对镍基碳化钨组织影响不大.镍基碳化铬涂层平均显微硬度为920 HV0.2,比镍基碳化钨硬度约低180 HV0.2,多道搭接对镍基碳化钨硬度影响不大,但镍基碳化铬的平均硬度下降为800 HV0.2.单道激光熔覆镍基碳化铬涂层耐磨性要高于多道搭接激光熔覆;但不同搭接方式激光熔覆碳化钨的涂层耐磨性相差不大.单道激光熔覆涂层耐腐蚀性比多道搭接激光熔覆涂层耐腐蚀性好,同含量下镍基碳化铬的耐腐蚀性比镍基碳化钨好.     

热处理温度对高速激光熔覆Ni/316L涂层组织及摩擦磨损性能的影响

目的 研究海水腐蚀环境中热处理温度对高速激光熔覆Ni/316L涂层耐磨性能的提升作用。方法 采用高速激光熔覆设备在Q235钢表面制备Ni/316L涂层,分别在650、700、750、800℃下热处理1.5 h,通过X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和能谱仪（EDS）对Ni/316L熔覆层微观组织结构和相组成进行表征,通过硬度测试和模拟海洋环境摩擦磨损试验,分析热处理温度对Ni/316L熔覆层硬度与耐磨性能的影响。结果 Ni/316L熔覆层厚度约为2 mm,过渡层约为50μm。熔覆态涂层晶粒包含枝状晶和等轴晶。随热处理温度升高,涂层等轴晶数量先增加、后减少,第二相含量先升高、后降低,熔覆层硬度先升高、后降低。在750℃时,熔覆层硬度达到最高,约为熔覆态涂层硬度的2.4倍。热处理后的4种熔覆层的摩擦系数约为0.31,稍低于熔覆态涂层摩擦系数（0.33）。熔覆态涂层的磨损率比750℃热处理的涂层约高5倍。5种涂层均以磨粒磨损为主。结论 改变热处理温度可以改变高速激光熔覆Ni/316L涂层的组织结构和第二相的数量,进而影响其硬度与耐磨性,但是热处理温度过高会导致晶粒组化等问题。因...     

镍基合金激光熔覆γ-TiAl基合金涂层组织研究

研究了镍基合金激光熔覆γ-Tial基合金涂层的组织特征，以及后续热处理对涂层组织转变的影响。结果表明，通过激光熔覆技术，在镍基合金表层获得了与γ-Tial基合金激光表层熔凝区相近的枝晶组织。这种组织经过后续退火热处理可形成细小的等轴晶组织，为实现镍基合金/γ-Tial基合金的超塑扩散连接提供了良好的组织基础。     

激光熔覆涂层增韧改性方法的研究进展

激光熔覆涂层能够改善金属表面性能,实现表面强化,然而常发现由于涂层韧性降低,涂层表面出现裂纹缺陷问题。概述了激光熔覆涂层由于韧性降低造成裂纹的原因,包括温度梯度差引起的内应力、激光熔覆层中的应力集中以及熔覆层中的微小气孔等。同时归纳了影响激光熔覆层韧性的因素,包括熔覆材料的选择、激光熔覆工艺参数的设定以及熔覆材料的热处理方式等。在此基础上,重点阐述了近年来改善激光熔覆涂层裂纹缺陷问题的进展,并从中寻找增强激光熔覆涂层韧性的方法,包括在熔覆粉体中加入复合陶瓷增强相和稀土元素粉末等改变熔覆粉体组成、在基体与熔覆层之间增加过渡层、改变激光熔覆功率和扫描速率以及光斑直径等工艺参数、对熔覆前基体的预热和熔覆后涂层的热处理、外加超声振动和电磁场以及超声振动与电磁场的耦合等能场辅助等。针对各种增强激光熔覆涂层韧性方法的不足,探讨今后激光熔覆涂层增韧改性方法的研究前景。     

钛合金表面激光熔覆Metco45C涂层的组织研究

对钛合金表面激光熔覆Metco45C涂层的组织进行了研究。结果表明，激光熔覆区在微观结构上分为熔覆层、熔化区和热影响区。熔覆层组织为细的枝晶状组织；熔化区为树枝状和颗粒状组织。钛合金表面激光熔覆Metco45C可以实现涂层与基体之间良好的冶金结合。     

45钢多道搭接激光熔覆层的组织与性能

在45钢表面进行了激光搭结熔覆WC-12Co涂层的实验,对复合涂层的组织、硬度等进行了研究.结果表明:激光熔覆区在微观结构上分为熔覆层、熔化区和热影响区.在搭接区出现了较为粗大的组织特征,采用同一激光工艺参数,多道搭接熔覆层的显微硬度降低.多道搭接熔覆产生的重稀释导致涂层中WC硬质相含量明显降低,是造成激光熔覆层硬度下降的主要影响因素.     

激光重熔对TC4钛合金表面Al2O3-ZrO2激光熔覆层形貌组织、元素分布和裂纹敏感性的影响

目的 减少裂纹数目,改善TC4合金基体表面激光熔覆涂层的表面形貌和裂纹敏感性。方法 采用激光重熔工艺对激光熔覆后的熔覆层进行后处理。通过有限元与试验相结合的方法,研究激光重熔处理对Al2O3-ZrO2熔覆层表面形貌、组织演变及裂纹敏感性的影响规律,并探讨其影响机理。激光熔覆完毕后,再次进行激光扫描,得到重熔涂层,并采用扫描电镜和维氏硬度计对激光熔覆与激光重熔涂层的熔覆形貌、微观组织、裂纹情况、元素分布及断裂韧性进行观察与测试。结果 有限元仿真结果表明,熔覆涂层从热影响区到熔覆层顶部的温度由660.23 ℃升至3 122.3 ℃,激光重熔涂层温度则是由927.61 ℃升至2 772.9 ℃。此外,重熔涂层在Z方向上的残余应力明显下降,且残余应力曲线平缓,应力梯度较小。激光重熔工艺可以明显缓解熔覆涂层结合区的温度梯度和残余应力。通过对涂层进行观察检测发现,激光重熔涂层表面起伏状况得到缓解,表面裂纹数目减少。重熔涂层平面晶数量较少,组织致密,使得裂纹发生穿晶扩展,裂纹扩展能量不断消耗,有效阻碍了裂纹延拓。激光重熔工艺可以均化元素分布,使重熔涂层的断裂韧性提升至9 MPa.m^1/2以上,有效提高了涂层的断裂韧性,改善裂纹的敏感性。结论 通过激光重熔,熔覆层表面起伏变小,裂纹数目明显减少,断裂韧性和结合强度得到明显提高。     

化学沉积法合成WC/Co粉体及其激光熔覆涂层的制备

采用化学沉积法合成了WC/Co复合粉体．通过激光熔覆的方法在2Cr13不锈钢基体上制备WC／Co复合涂层．并对复合粉体的成分、激光熔覆涂层的形貌、结构和性能进行研究、结果表明：复合粉体中Co的含量为17．23wt％,经过激光熔覆的复合涂层与基体之间达到了冶金结合．激光熔疆涂层可以分为三个区域：熔化区（合金层）,结合区及基村热影响区．复合涂层的显微硬度达到1200HV0.1。     

WC颗粒增强Ni基合金复合涂层的热处理组织变化

制备了Ni60B合金激光熔覆涂层、微米WC颗粒增强Ni60B合金激光熔覆涂层(WCm)和纳米WC颗粒增强Ni60B合金激光熔覆涂层(WCn),模拟干滑动磨损温升和磨损时间对激光熔覆涂层进行了100～900℃不同温度下的热处理,用扫描电镜、透射电镜和X射线衍射技术等分析了原始激光熔覆涂层的组织以及在不同温度处理后涂层的组织变化,研究了仅在热的作用下,有无WC颗粒强化对涂层组织变化的影响,以及微米WC和纳米WC不同颗粒增强对镍基合金涂层组织变化的作用。分析结果表明:激光熔覆Ni60B涂层随温度上升到700℃,Cr、Fe、C元素发生扩散,碳硼化物形态变化并发生晶型转变,在900℃时才有相析出现象。WCm涂层和WCn涂层随着温度的升高,Ni基固溶体中出现W和Cr、Fe、C的脱溶,各种形态的碳化物组织将发生不同形式的转化。纳米WC的加入使得WCn涂层组织过饱和度增大,出现上述变化的温度降低。     

热处理对钽强化激光熔覆NiCrBSi涂层的影响

通过在激光熔覆NiCrBSi涂层(Ni60)中添加钽(Ta)元素来提高900℃热处理后涂层的耐磨性。研究了900℃热处理对激光熔覆NiCrBSi和钽强化NiCrBSi复合涂层显微组织、硬度以及耐磨性能的影响。利用带能谱仪的扫描电镜和衍射仪分析涂层的显微组织和物相。通过盘-销实验评价涂层的耐磨性。结果表明:经过900℃热处理后涂层中的M7C3和M23C6发生了分解,钽强化复合涂层和纯NiCrBSi涂层中的硬度都有所下降,但由于复合涂层中原位生成的TaC未发生分解,使得其硬度和耐磨性都高于纯NiCrBSi涂层。     

铝表面激光熔覆陶瓷原理和工艺的研究

研究了激光熔覆陶瓷的物理过程，发现原来熔覆合金的模型不符合激光熔覆陶瓷的情况，提出了新的激光熔覆模型，研究了激光熔覆工艺参数对陶瓷涂层质量的影响，得出了获得良好涂层的工艺条件，在铝基体表面成功地获得了均匀致密的ＳｉＯ２涂层和Ａｌ２Ｏ３涂层，涂层内部致密无缺陷，涂层与铝基体结合良好。     

激光熔覆MoB/CoCr金属陶瓷涂层的微观组织

采用5 kW CO2激光器在45钢表面激光熔覆制备MoB/CoCr金属陶瓷涂层,对涂层的微观组织、成分分布和显微硬度进行研究。结果表明,MoB/CoCr金属陶瓷涂层组织致密,与基体呈冶金结合。激光熔覆的熔覆区中的主要元素是Mo、Cr和Co,合金化区由于元素互扩散,Fe元素含量明显增加。激光熔覆后MoB/CoCr金属陶瓷涂层的硬度远远大于基体的硬度,起到了表面强化的作用。     

热处理对钽强化激光熔覆NiCrBSi涂层的影响

通过在激光熔覆NiCrBSi涂层(Ni60)中添加钽(Ta)元素来提高900℃热处理后涂层的耐磨性.研究了900℃热处理对激光熔覆NiCrBSi和钽强化NiCrBSi复合涂层显微组织、硬度以及耐磨性能的影响.利用带能谱仪的扫描电镜和衍射仪分析涂层的显微组织和物相.通过盘-销实验评价涂层的耐磨性.结果表明:经过900℃热处理后涂层中的M7C3和M23C6发生了分解,钽强化复合涂层和纯NiCrBSi涂层中的硬度都有所下降,但由于复合涂层中原位生成的TaC未发生分解,使得其硬度和耐磨性都高于纯NiCrBSi涂层.     

模具磨损表面激光熔覆修复层的数值模拟技术

为解决H13模具钢磨损影响模具使用寿命的问题,利用有限元分析软件对H13模具钢激光熔覆Ni基涂层过程进行了仿真分析。在激光熔覆过程中,经历了快速加热和快速冷却两个热传导过程,其熔覆温度最高可达1 551℃,考察了不同涂层厚度对温度场的影响,得出涂层越厚,温度越低;涂层表面的焊接残余应力以拉应力为主,基材表面则以压应力为主。研究了不同涂层厚度对应力场的影响,得出涂层越厚,残余应力越大。经实验验证,数值模拟计算的模具磨损激光修复温度场与实验值接近,实验得到的焊接熔化区截面图与模拟结果基本一致,实际熔化区宽度1.19 mm、深度0.20 mm,模拟计算的熔化区宽度1.21 mm、深度0.21 mm,证明了模具磨损表面激光熔覆修复层模拟结果的正确性和方法的有效性。     

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。     

激光熔覆在高速列车上的应用研究现状

高速列车轮轨、制动盘、车轴是易发生磨损的部件,采用激光熔覆技术能有效改善磨损或对损伤部件进行修复。综述了激光熔覆应用于高速列车轮轨、制动盘、车轴的研究现状。归纳了现有研究中各部件所采用的熔覆材料。总结了不同部件所关注的性能,针对不同部件的特性,分析了其对激光熔覆层性能的需求和应采用的熔覆层性能测试方法。对于列车轮轨,旨在通过激光熔覆涂层提高其接触面抗磨损和抗滚动接触疲劳性能;对于制动盘,旨在通过涂层减小其摩擦磨损和热疲劳;对于车轴可采用激光熔覆技术对已损伤的部位进行修复,并应重点关注车轴修复后的疲劳性能。此外,提出了激光熔覆实际应用于高速列车部件上现存的几个关键问题,包括：激光熔覆热影响区组织对部件服役性能的影响;激光熔覆残余应力的影响;激光熔覆低效率和高稀释率的问题;激光熔覆组件热损伤问题。目前的研究主要集中于激光熔覆材料的选择和性能评价,而从组织演变、残余应力及服役性能三者综合考虑的轨道交通理论基础有待构建。     

基于激光熔覆不锈钢涂层技术的工艺及腐蚀性研究

通过激光熔覆技术在Q235钢表面激光熔覆316L不锈钢涂层,研究了激光熔覆工艺参数对单道熔覆层几何尺寸及外观形貌的影响。对多道熔覆层的微观组织以及耐蚀性进行了分析。结果表明:激光电流对增大熔覆层高度、宽度和深度具有积极影响,而扫描速度是熔覆层成型尺寸的消极因素。通过耐蚀性实验得出不锈钢涂层的耐腐蚀性能高于基体的耐腐蚀性能。     

电磁场辅助激光熔覆技术的研究进展

激光熔覆技术在装备制造、石油化工等领域有着广泛应用,但熔覆层裂纹、气孔和夹杂、溶质元素分布不均匀及表面起伏等问题严重制约了其应用。因而,提高熔覆层质量,特别是减少高硬材料熔覆层裂纹,对发展激光增材制造和再制造技术具有重要意义。电磁场辅助激光熔覆技术具有组合形式多样、工艺可控性强、作用效果显著等特点,通过在激光熔覆过程中施加电磁场,利用电磁力对熔池的搅拌作用改变传质传热过程,可以实现提高熔覆层质量、细化微观组织、改善性能的目的。在介绍电磁场辅助激光熔覆技术的应用背景及技术特点的基础上,系统总结了国内外关于电磁场辅助激光熔覆技术相关研究的最新进展。梳理概括了电磁场对激光熔覆过程的影响机制,讨论了电磁场对熔体运动行为和凝固过程的影响机理。电磁场对熔体运动行为的影响主要体现在电磁搅拌效应、电磁制动效应、热电磁流体效应、电迁移效应、趋肤效应等方面;对熔体凝固过程的影响主要体现在晶粒破碎作用、原子团起伏效应、焦耳热效应等方面。同时,详细分析了不同电磁场形式(单一磁场、单一电场及电磁复合场)对激光熔覆涂层组织和性能的影响,并对比分析了不同电磁场形式的优缺点和差异性。归纳了现阶段应用于电磁场辅助激光熔覆的涂层材料体系,包括铁基涂层、镍基涂层、钴基涂层及复合涂层,重点讨论了电磁场对各类涂层组织成分均匀化和析出相及强化相分布规律影响的内在机理。同时结合电–磁–超声多场耦合辅助激光熔覆技术的最新成果,阐述了电磁场和超声场的耦合作用对激光熔覆涂层的影响。最后对现阶段电磁场辅助激光熔覆技术存在的问题及未来发展方向进行了展望。     

表面改质技术

表面改性在陶瓷钎焊和扩散焊领域中的应用；超音速微粒高能轰击16MnR钢表面纳米化的研究；不同基材和涂层激光重熔表面改性的研究现状与进展；TC4钛合金激光熔覆TiC＋M涂层组织和耐磨性能研究；CeO2对激光熔覆Ni基合金涂层组织与性能的影响；Ti6A14V表面激光熔覆NiCrBSi＋B4C涂层的组织结构；等离子激光复合熔积高温合金粉末的工艺研究；激光熔覆生物陶瓷涂层和界面的研究。[编者按]