纳米Al2O3激光烧结快速成型试验初探

将快速成型技术引入纳米材料成型领域,在Al2O3纳米粉末的选择性激光烧结试验基础上,系统分析了纳米陶瓷材料激光烧结工艺的影响因素,初选了烧结参数,得到了较为合理的纳米Al2O3粉末激光烧结工艺。通过多层烧结试验对其进行了验证,对烧结制件进行了成分、微观组织等检测分析。试验表明,采用得到的选择性激光烧结工艺,可以实现纳米Al2O3的自由成型,烧结制件内部组织保持纳米结构,材料晶粒尺寸基本不长大。     

纳米Al2O3粉体材料激光烧结成型基础试验研究

基于激光烧结快速成型技术 ,利用CO2 激光对纳米Al2 O3 粉体材料进行激光烧结成型的试验并用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪等对烧结样品进行分析。结果表明 ,在适当的工艺参数下 ,对Al2 O3 粉体的激光烧结可获得一定形状的、致密的陶瓷块体 ,块体内部晶粒保持在纳米尺度     

纳米Al2O3/Ni基合金复合材料激光熔覆层组织

采用横流5kW CO2激光，在Ni基高温合金表面制备了纳米Al2O3／Ni基合金复合材料激光熔覆层。利用光学显微镜、扫描电镜(SEM)及附件(EDS)分析了熔覆层的快速凝固组织、成分及纳米颗粒的分布。结果表明，未加纳米Al2O3时界面区为垂直于界面、定向生长的柱状树枝晶组织；加入纳米Al2O3后，熔池凝固结晶组织形态发生变化，由细长的柱状树枝晶逐步过渡为较短的树枝晶；当Al2O3的加入量为1％时，熔覆层与基体的界面区不出现定向生长，整个断面呈现等轴枝晶组织；纳米Al2O3促进固液界面前沿形核，纳米Al2O3附着在晶体生长的前沿，阻碍晶体的长大，凝固组织得到显著细化；纳米Al2O3颗粒抑制了熔覆层裂纹的形成。     

Ni(85)Al(15)系掺杂钨精矿粉不同激光功率引燃烧结合金组织及性能研究

在Ni(85)Al(15)粉末中掺杂1%(质量分数)的钨精矿粉末并压制成坯,对压坯进行激光点燃自蔓延烧结。利用XRD、SEM、硬度、磨损以及腐蚀测试等手段对烧结合金进行组织结构及性能表征。结果表明,在烧结过程中,压坯实现了自蔓延烧结。合金组织为α-Ni基体上弥散分布相,物相为NiAl、Ni3Al、WO3以及Al2O3;当功率为1100 W时,烧结合金硬度较大,达到30.7 HRC;合金的单位面积磨损量较小,为0.89×10-3g/mm2;当功率为900 W时,合金的维钝电流密度为1.15 mA/mm2,自腐蚀电位为-400 mV,钝化区间为-600~-1450 mV,在浓度为1 mol/L的H2SO4溶液中腐蚀性较佳。     

MgO-Y_2O_3对热压烧结Al_2O_3性能的影响

以高纯的硫酸铝氨分解的无定形Al2O3为原料,MgO-Y2O3为烧结助剂,在N2气氛下热压烧结制备Al2O3陶瓷。研究了烧结助剂掺量对Al2O3材料的相组成、显微结构、烧结性能、力学性能、热导率和介电性能的影响。结果表明:所制Al2O3陶瓷具有细晶的显微结构特征和超高的抗弯强度。随着MgO-Y2O3掺量的增加,晶粒尺寸、抗弯强度和热导率先增大后减小,而介电损耗则呈现先减小后增大的变化规律。当MgO和Y2O3掺量均为质量分数2%时,Al2O3陶瓷呈现为较佳的综合性能:抗弯强度达最大值为603 MPa,热导率为36.47 W.m–1.K–1,介电损耗低至6.32×10–4。     

激光熔覆Zr65Al7.5Ni10Cu17.5复合涂层组织结构

在Ti基体上激光熔覆Zr65Al7.5Ni10Cu17.5合金粉末,得到含非晶、纳米晶复合涂层。涂层由金属间化合物和非晶、纳米晶构成。涂层按组织形貌分为3层:表面枝晶区、中部细晶区和结合区枝晶区。金属间化合物为Al2Zr3,CuZr2和Zr2Ni,纳米晶为简单四方Al2Zr3相,晶格常数为:a=b=76.18nm,c=69.85nm。     

Ni-Al掺杂WC粉末激光燃烧合成复合材料组织性能研究

采用高能束激光诱发自蔓延原位自生反应合成金属陶瓷颗粒增强复合材料的方法,通过对掺杂不同含量WC粉末的Ni-Al粉末压坯进行激光点燃自蔓延烧结,制备硬质颗粒增强NiAl基复合材料。得到了烧结合金的XRD、OM、显微硬度、摩擦磨损测试等结果。结果表明:未添加WC粉末时,烧结合金物相有Ni3Al,NiAl,Al2O3相,当加入WC时,新添了WC以及Ni4W和WO3相;加入WC后组织晶粒更加均匀、细化,呈细小的胞状;当WC粉末质量分数为1%时,相对密度最大为6.864g/cm3,孔隙率最低为0.189%;WC的添加能增加材料的力学性能,且当添加量为1%时,硬度最高为687.3HV,其磨损率最低为0.309mg/mm2。     

TiAl合金表面激光重熔复合陶瓷涂层温度场数值模拟及组织分析

为了研究激光重熔工艺参数对等离子体喷涂复合陶瓷涂层组织结构的影响,根据激光重熔的特点,采用ANSYS有限元软件的参数化设计语言,建立了TiAl合金表面激光重熔等离子体喷涂Al2O3-13%TiO2(质量分数)复合陶瓷涂层连续移动三维温度场有限元模型,对激光重熔温度场进行了分析.分析结果表明,当陶瓷涂层厚度较大时,受到陶瓷材料导热系数较低的影响,激光重熔时无法使整个陶瓷层实现完全重熔,根据重熔时作用区温度场分布,可将整个涂层分为重熔区、烧结区和残余等离子体喷涂区;在优化的工艺参数下,采用相对较低的激光重熔功率和较低的扫描速度能够获得厚度较大的重熔区和烧结区.实验结果表明,重熔后的陶瓷涂层形成了晶粒细小且致密的等轴晶重熔区、烧结区和片层状残余等离子体喷涂区,并且重熔区和烧结区厚度的计算值和实验值吻合较好.     

Ni－Al系粉末压坯激光反应烧结初步研究

对Ni－Al系粉末压坯激光反应烧结的初步研究表明,利用激光反应烧结能够弥补一般激光烧结受试样尺寸的限制。并因其点火时间短、反应层层递进、扩展等特点,使得烧结后试样整体组织和性能均匀,且易得到刚状结构和理想的产物。     

激光烧结Al2O3/Ti系FGM的温度场与热应力场

用有限元法对激光烧结Al2O3/Ti系FGM的温度场和残余热应力场进行了模拟计算,并对烧结过程试样中的温度分布进行了实时测量.结果表明:激光照射面(Al2O3层)和背光面(Ti层)的温度落差为325℃.陶瓷侧温度梯度大于金属侧,成分梯度指数p值愈大,陶瓷侧温度梯度愈大.试样内残余热应力分布受p值控制,依据残余热应力最小且陶瓷层为压应力的设计准则,确定了激光烧结Al2O3/Ti系FGM的最佳成分梯度指数p=0.5.     

Y2O3对40Cr钢激光表面合金化组织和性能的影响

为了改善金属卷筒的组织性能,采用Mo+Y2O3制成合金粉末,将粘接剂均匀涂覆在40Cr钢基材表面,用CO2激光器对材料表面进行了激光合金化处理。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计、磨损试验机研究了Mo+Y2O3对合金化层的硬度、耐磨性、组织结构、形成机理的影响。结果表明,在加入稀土氧化物Y2O3后,合金层晶粒显著细化,晶界得到强化,增加了显微组织的均匀性、致密性,硬度、耐磨性得到显著提高,有利于提高金属卷筒表面的硬度和耐磨性。     

激光熔覆Al2CrFeCoCuNixTi高熵合金涂层的组织及耐蚀性能

采用激光熔覆工艺在Q235钢表面制备了Al2CrFeCoCuNixTi高熵合金涂层,分析了Al2CrFeCoCuNixTi高熵合金涂层的组织结构,测试了Al2CrFeCoCuNixTi高熵合金涂层在0.5 mol/L HNO3溶液及0.5 mol/L HCl溶液中的耐蚀性能。结果表明:Al2CrFeCoCuNixTi高熵合金涂层主要分为熔覆区、结合区、热影响区,熔覆区组织主要由等轴晶组成,等轴晶上分布有微米尺度的粒子;合金相结构简单,由体心立方（BCC）及面心立方（FCC）结构组成;Cr元素和Ni元素的钝化作用及由Al元素形成Al2O3或Al2O3H2O膜使得Al2CrFeCoCuNixTi高熵合金涂层在0.5 mol/L HNO3溶液及0.5 mol/L HCl溶液中具有较好的耐蚀性能,自腐蚀电流密度与基体Q235钢相比降低一两个数量级;0.5 mol/L HCl溶液中的Cl-会穿透Ni0.5高熵合金涂层表面形成的钝化膜,出现轻微小孔腐蚀。     

飞机起落架轴颈模拟试样的激光熔覆

采用三种不同的合金粉末对制造飞机起落架的常用材料30CrMnSiNi2A进行了激光熔覆处理。并与对磨的高频淬火试样进行了环与环的接触疲劳磨损试验,用失重法比较了三种粉末激光熔覆后的耐磨性。并且对其中Ni基试样的熔覆层及过渡层进行了硬度分析、金相组织及性能分析。结果表明:采用激光熔覆工艺能显着提高试样的耐磨性,其中又以含有30%WC的Ni基粉末为最好。     

激光合成Ni85Al15掺杂钨精矿粉合金组织及性能研究

为了提高复合材料的硬度、强度及耐磨性能,采用高能束激光诱发自蔓延原位自生反应合成金属陶瓷颗粒增强复合材料的方法,在过共晶Ni85Al15粉末中添加质量分数为0.01,0.015和0.02的钨精矿粉并压制成坯激光烧结后,得到了烧结合金的X射线衍射和扫描电子显微硬度、磨损测试结果。未添加钨精矿粉时,烧结合金的合成产物主要有NiAl,Ni3Al和Al2O3等相;添加钨精矿粉后,烧结合金产物增加了Ni4W和WO3相;当钨精矿粉的质量分数为0.01时,烧结合金相对密度最高为5.84g/cm3,其孔隙率最低为0.13%,合金硬度最高为325.2HK,磨损率最低为0.27mg/mm2。结果表明,钨精矿粉的加入,能够增加材料的硬度及其耐磨性能,当其质量分数达到0.01时,材料的硬度和材料的耐磨性能最优。     

Electrodepositing amorphous Ni-W alloys for MEMS

The wearing resistance and corrosion resistance of Ni-W alloy films is more excellent than that of Ni film. As a contrast, wearing resistance and corrosion resistance of Ni and NiW films are investigated in this paper. The results show that electrodeposited amorphous Ni-W alloy films have good wearing resistance and excellent corrosion resistance compared with electrodeposited Ni films. Moreover, the Ni-W alloy films still had good properties after heat treatment. The good wearing resistance and corrosion resistance of amorphous Ni-W alloy films are associated with crystal structure. The micro-spinneret is fabricated successfully with amorphous Ni-W alloys by UV-LIGA technology.     

铝合金激光熔覆Ni-WC涂层的组织及耐磨性

采用５ｋＷＣＯ２激光器，对ＺＡ１１１合金表面的Ｎｉ－ＷＣ等离子涂层进行了熔覆处理。利用ＳＥＭ和Ｘ射线衍射分析了激光层中的组织分布，并对激光处理后的试样进行了耐磨性实验。实验结果表明，激光熔层中的组织以镍铝基的金属间化合物Ａｌ３Ｎｉ，Ａｌ３Ｎｉ２，ＡｌＮｉ和Ｎｉ３Ａｌ为主；ＷＣ颗粒基本在熔区中熔化，在冷却过程中以弥散碳化物形式析出。这些组织的存在使得激光熔层具有很高的硬度，其润滑磨损耐磨性为未经激光处理喷涂层的１．７５倍和Ａｌ－Ｓｉ合金基体的２．８３倍。     

镁合金表面宽带激光熔覆Cu-Zr-Al合金涂层

采用宽带激光熔覆技术在镁合金表面制备了Cu-Zr-Al合金涂层。研究结果表明,Cu-Zr-Al合金涂层是由ZrCu、Cu8Zr3、Cu1 0Zr7和Cu5 1Zr1 4金属间化合物和α-Mg所构成,其中ZrCu相呈连续网状分布于由Cu8Zr3、Cu1 0Zr7、Cu5 1Zr1 4相所构成的灰色区周围。熔覆区和热影响区之间呈现出犬牙交错型界面结合特征。受熔覆材料元素扩散迁移的影响,热影响区具有典型的共晶组织形态。由于合金涂层中多种金属间化合物的增强作用,使合金涂层具有高的硬度、弹性模量、耐磨性和耐蚀性。     

ZL102合金表面激光熔覆Al-Si+Al2O3复合涂层的组织和磨损性能

采用5 kW横流CO2激光器，在ZL102合金表面熔覆Al2O3颗粒增强的Al-Si合金复合涂层，探索了激光熔覆工艺参数对涂层质量的影响，分析了涂层的微观组织，测试了涂层的硬度和磨损性能。结果表明，在优化工艺参数下可以获得连续均匀、无气孔和裂纹的涂层，涂层的组织是在α固溶体和α固溶体+Si共晶的基体上均匀地分布着Al2O3颗粒，Al2O3颗粒尺寸在10～20 μm之间，与涂层基体结合紧密。涂层与基材之间呈典型的外延生长界面，形成了良好的冶金结合。涂层的硬度在Hv190～260之间，比基材提高了约2倍，涂层的耐磨性能比基材提高了约4倍。     

铝合金表面激光熔覆SiC/金属基复合涂层的组织与性能研究

采用 ２ｋｗ的 Ｎｄ： ＹＡＧ激光器,在铝合金基体表面用预置法分别激光熔覆 ＮｉＣｒＡｌ／ＳｉＣｐ（颗粒）、ＮｉＣｏＣｒＡｌＹ／ＳｉＣｐ、ＮｉＣｏＣｒＡｌＹ／ＳｉＣｗ（晶须）复合粉末,获得了厚度约为 １ｍｍ的耐磨涂层。借助Ｘ射线衍射及电子探针,对不同涂层的显微组织作了对比分析,并测试了其显微硬度及耐磨性。结果表明由于细晶强化、固溶强化及未熔ＳｉＣ的弥散强化作用,与基体相比涂层硬度提高了４～５倍,耐磨性能提高了２～５倍。