Zr基大块非晶合金的激光焊接

采用激光焊接技术,对Zr基大块非晶合金(BAA)Zr45Cu48Al7(原子数分数(%))进行了焊接实验,研究在激光焊接下不同工艺参量对焊接接头组织的影响,初步探讨了在焊接热循环过程中焊缝和热影响区的晶化行为。结果表明,在激光输出功率1200 W,焊接速率8 m/min的条件下,成功地获得了无气孔和裂纹等缺陷的焊接接头。焊缝和热影响区均没有出现晶化现象,仍然保持非晶结构。而当激光输出功率不变,焊接速率分别为2 m/min,4 m/min的工艺条件下,焊接后的接头则出现了不同程度的晶化现象。利用光镜和微区X射线衍射(XRD)实验分析确定:2 m/min条件下焊缝和热影响区均出现了晶化现象,晶化相主要为ZrCu相和Zr38Cu36Al26相(5τ);4 m/min条件下焊缝未出现晶化现象而热影响区出现晶化,晶化相主要为ZrCu相和5τ相。     

Zr基非晶合金激光加工表面羟基磷灰石沉积特性研究

为了降低金属植入物与人体之间的排斥反应以及提高医用植入物材料的生物活性,本研究团队利用不同的表面加工方法对Zr₅₅Cu₃₀Ni₅Al₁₀表面进行改性,以制备天然骨的仿生微纳结构;然后将加工后的样品浸泡于模拟体液中,使其表面生成羟基磷灰石（HA）,研究不同加工方法下样品表面的润湿性以及HA沉积特性。结果表明：相较于传统的表面改性方法,纳秒激光结合飞秒激光的加工方法具有更加优异的加工效果,加工表面的水接触角由62°减小到26°,亲水性得到了大幅提升;纳秒激光结合飞秒激光加工的微纳结构不仅为HA的沉积提供了更多空间,而且其上的纳米颗粒有利于Ca²⁺与PO■的集聚,加速HA晶核的形成,从而生成均匀、稳定的HA沉积层,提高Zr₅₅Cu₃₀Ni₅Al₁₀表面HA的沉积效果。     

金属及合金的激光非晶化

金属非晶态又称金属玻璃，它是原子处于一种无序状态或变化中,的短程有序状态的金属材料。目前认为金属非晶态的晶体结构可以是微晶无序模型或是拓扑学的无序模型。金属非晶态具有各向同性的极为优良机机械性能。铁系非晶态的强度极限可达400公斤/毫米2，其塑性也很好,在室温下可冷压延30%~50%，并可多次弯曲180度。金属非晶态对裂纹等缺陷的敏感性很小同时还有良好的理化性能。因此它可作为高强韧性材料、超导材料、磁性材料和耐蚀材料而得到广泛的应用。     

激光焊接Zr45Cu48A17块体非晶合金

为了研究激光技术焊接块体非晶合金的可行性,采用激光焊接块体非晶合金Zr45Cu48Al7。当焊接速度为8m/min、激光输出功率为1.2kW时,焊缝和热影响区均保持了非晶特性,且没有发现裂纹等的缺陷;试样的热循环温度曲线分析表明,焊缝和热影响区急速从熔点冷却到430℃以下是该试样保持非晶的原因。结果表明,采用激光焊接技术可以成功连接块体非晶合金。     

激光焊接Zr45Cu48A17块体非晶合金

为了研究激光技术焊接块体非晶合金的可行性,采用激光焊接块体非晶合金Zr45Cu48A17.当焊接速度为8m/min、激光输出功率为1.2kW时,焊缝和热影响区均保持了非晶特性,且没有发现裂纹等的缺陷;试样的热循环温度曲线分析表明,焊缝和热影响区急速从熔点冷却到430%以下是该试样保持非晶的原因.结果表明,采用激光焊接技术可以成功连接块体非晶合金.     

Nb添加对Fe-Y-B合金非晶形成能力和磁性能的影响

利用单辊快淬法制备了Fe74Y6-xNbxB20(x=0,1,2,3,4)非晶合金条带,利用XRD、HRTEM、DTA和VSM对样品的结构、非晶形成能力和磁性能等进行了测试。结果表明:Fe74Y6–xNbxB20(x=1,2,3,4)合金系的饱和磁化强度Ms>104 A.m2/kg,矫顽力Hc<1.59 kA/m,显示出良好的软磁性能。添加微量Nb扩大了非晶合金的过冷液相区,当Nb含量为摩尔分数1%时,过冷液相区Tx=63℃,此时合金具有最大的非晶形成能力,同时具有最大的饱和磁化强度(Ms=133 A.m2/kg)和最低的矫顽力(Hc=1.27 kA/m)。     

TiAl合金表面激光重熔纳米陶瓷涂层热腐蚀性能

为了进一步提高TiAl合金的耐热腐蚀性能,分别采用等离子喷涂和等离子喷涂-激光重熔复合工艺在TiAl合金表面制备了纳米A12O3-13%TiO2(质量分数)陶瓷涂层.研究了两种涂层在850'C下75%Na2SO4+25%NaCl(质量分数)熔融盐中的热腐蚀行为,用扫描电子显微镜(SEM)和x射线衍射仪(XRD)对腐蚀后试样的微观组织以及物相进行了分析,并讨论了激光重熔处理对涂层耐热腐蚀性能的影响.结果表明,等离子喷涂陶瓷涂层的腐蚀情况较为严重,经过激光重熔后可以有效提高其耐热腐蚀性能.激光重熔试样具有较高抗热腐蚀性能的原因是:一方面激光重熔消除了喷涂层的层状结构和大部分孔隙,形成了均匀致密的重熔层,减少了热腐蚀过程中的腐蚀扩散通道;另一方面归因于激光重熔使亚稳相γ-Al2O3转变为稳定相α-Al2O3.     

锆基非晶合金与不锈钢激光焊接的接头特性

为了优化非晶合金与晶体金属的激光焊接工艺,运用最大平均功率300 W脉冲红外激光焊接锆基非晶合金Zr₅₇Nb₅Cu_15.4Ni_12.6Al₁₀与440、304、17-4PH不锈钢。采用材料分析手段和力学测试方法对实验焊接接头的材料微观组织、成分组成以及力学性能进行了表征,取得了合适的激光偏移量焊接工艺参数、焊接接头微观组织特性数据及其力学性能数据。结果表明,激光焦点往不锈钢侧偏移0.2 mm～0.3 mm可以使焊接熔化均匀并有效提高抗弯强度,通过合适的焊接工艺使非晶合金与17-4PH接头抗弯强度达339 MPa;非晶合金与3种不锈钢的激光焊接接头主要分为熔化混合区与热影响区,熔化混合区中发现了呈树枝状与颗粒状的结晶组织,焊后通过低温退火可使抗弯强度提升14%～48%。此研究结果对扩大锆基非晶合金在各个领域的应用具有指导意义。     

Fe-C-Si-B合金连续激光非晶化层的组织构成研究

在铸铁表面Ｆｅ－Ｃ－Ｓｉ－Ｂ激光共晶合金化层上获得了许多表征非晶态的白亮层，其中最大的占整个熔池面积的８０％以上。共晶基体外延生长层的突然中断是得到白亮层的首要条件。经透射电镜和高分辨率扫描电镜分析发现，白亮层由结构不同的三个亚层组成：表层为均匀的纳米晶，中部为非晶态，底层是不均匀的纳米晶。     

激光重熔工艺参数对热障涂层热震性能的影响

在GH536高温合金基材上等离子喷涂氧化钇部分稳定氧化锆(8YSZ)热障涂层后,采用连续CO2激光进行表面陶瓷层激光重熔,得到了表面形貌、组织结构符合质量要求的涂层。热震试验结果表明,在本试验的失效判据下,等离子喷涂及激光重熔试样的失效形式和机理不同,等离子喷涂试样为热震应力失效,激光重熔试样以热震应力和TGO应力共同作用形式失效。激光能量密度为4.0J/mm2时,激光重熔试样具有略高于等离子喷涂试样的热震寿命,当激光能量密度较高时,激光能量分布不均导致的组织及结构的不均匀,柱状晶粗化是能量密度较高的表征,扩展到喷涂态陶瓷层中的裂纹是激光重熔试样热震寿命降低的主要原因。     

张应力退火对玻璃包覆钴基非晶丝GMI影响

采用张应力–焦耳热方式对玻璃包覆钴基非晶丝进行退火,测量其退火后的磁滞回线和磁阻抗值,研究张应力退火对玻璃包覆钴基非晶丝静磁性能和巨磁阻抗(GMI)效应的影响。结果表明:通过处理,其各向异性场降低,其中经140MPa张应力退火的样品GMI峰值最大可达80%,所对应的磁场强度降至60A/m。随着玻璃包覆钴基非晶丝内应力的改变,导致样品壳内畴的体积增加,引起应力感生横向各向异性,从而影响GMI效应。     

激光重熔功率对镍基自润滑涂层组织与性能的影响

为研究重熔功率对Inconel 718镍基自润滑涂层组织与性能的影响规律,采用激光熔覆技术在27SiMn钢板材上制备Inconel 718熔覆涂层,选用三种不同的激光功率二次重熔熔覆试样。使用超景深显微镜观察熔覆层表面形貌及金相组织,使用显微硬度计检测熔覆层的显微硬度,使用销-盘式摩擦磨损试验机检验及评价熔覆层的摩擦磨损性能。结果表明,激光重熔后熔覆层的晶粒得到明显的细化,随着重熔功率的增加,熔覆层晶粒尺寸先减小后增大,重熔功率为1 260 W时,熔覆层顶部晶粒尺寸最均匀细小;重熔后熔覆层的硬度均有较大提高,相较未重熔试件硬度最高可提升22%;从磨损形貌来看,试样的磨损机理主要为磨粒磨损,经重熔后试样的摩擦系数及磨损失重均得到了明显的降低。分析摩擦磨损试验数据可知,重熔功率在1 260 W时,试件的耐磨性能最好。     

激光焊接的热冲击对玻璃绝缘子的影响

激光焊接技术在微波组件中被广泛应用,其焊接过程释放的高热量对产品的可靠性存在致命的影响。对微波组件腔体激光焊接过程中产生的热应力采用有限元分析的方法,通过仿真技术、试验验证等方式进行了研究。仿真研究结果表明,在相同焊接工艺参数下,玻璃绝缘子所受的应力随焊缝与玻胚之间距离和产品体积的增大而减小。试验验证结果也表明,不同结构下玻胚失效率与焊接间距、产品体积之间存在相关性。相比单面腔,双面腔的玻胚失效率对焊接间距、产品体积更加敏感,即当体积减小、焊接间距缩短时,双面腔产品出现玻胚失效的概率更高。     

用扫描电子显微分析仪研究铁基非晶合金的晶化

本文用配有X射线能量色散谱仪、电子背散射衍射系统的场发射扫描电子显微镜研究了铁基非晶合金的晶化。试验选用Fe、Ni、P、Cu元素粉末及FeNb、Fe-B中间合金按原子分数配成Fe52、Ni15、CuNb2P14B6成分进行机械合金化试验。分析所用仪器为FEI公司的Sirion型场发射扫描电镜、EDAX公司的GENISIS X射线能量色散谱仪及TSL电子背散射衍射分析系统。     

内应力对玻璃包覆钴基非晶丝巨磁阻抗的影响

通过测量玻璃包覆钴基非晶丝、去除玻璃包覆层非晶丝和经直流焦耳热退火后玻璃包覆非晶丝的磁阻抗值,研究了玻璃包覆层和直流退火对玻璃包覆钴基非晶丝内应力及巨磁阻抗效应的影响。结果表明:通过处理,玻璃包覆非晶丝的GMI最大值更容易在弱磁场出现;随着淬火残余内应力的改变,导致样品壳内畴的体积增加,引起应力感生横向各向异性,从而增强GMI效应;其中经90mA直流退火的样品GMI峰值最大可达144%。     

工艺参数对激光重熔等离子喷涂Ni基WC复合涂层影响

采用激光重熔工艺对等离子喷涂预置Ni基WC复合涂层进行处理,研究了激光工艺参数对涂层微观组织和性能的影响。用扫描电镜(SEM)、显微硬度计和球-盘式摩擦磨损机分析了涂层微观结构、显微硬度和高温摩擦磨损特性。结果表明,激光重熔消除了等离子喷涂层的片层状结构、孔隙等缺陷,涂层致密性提高;随着激光功率的增加,WC颗粒烧损和溶解增多,同时涂层稀释率变大;激光重熔处理后涂层的显微硬度和磨损性能显著高于原等离子喷涂层,但激光功率对其有较大的影响,工艺参数的合理选择有利于WC颗粒适当熔化,从而在涂层中保留较高比例的硬质相,同时使WC颗粒与Ni基体的结合较强,达到较高的显微硬度和耐磨性能。     

激光熔覆Ni42Zr30Ta28非晶合金涂层组织与性能研究

为了研究预置激光熔覆在45#钢制备Ni基非晶合金涂层,采用非晶形成能力三判据原则及非晶成分团簇线定律法则,选取常规非晶合金制备方法中具有较强非晶形成能力的Ni42Zr30Ta28合金成分,并对不同输出功率下得到的熔覆层微观组织和力学及腐蚀性能进行了理论分析和结果验证,取得了涂层的显微硬度、耐磨性、耐盐性的数据.结果表明,激光熔覆Ni42Zr30Ta28涂层中除含有非晶相外还含有Ni3Zr,Ni5Ta,Ni7Zr2等晶化相.相比45#钢,非晶合金涂层在力学和腐蚀性能上都有较大提高.当激光功率为3300W时,熔覆层表层显微硬度值最大为1496.4HK,表面磨损率为0.778g*mm-2;涂层由于非晶相的存在耐蚀性有明显提高,在功率为3000W时,试样单位面积增重量为0.0026g*mm-2,耐盐性最好.这为高能激光制备大面积非晶涂层提供了理论依据.     

激光熔覆Ni42Zr30Ta28非晶合金涂层组织与性能研究

为了研究预置激光熔覆在45#钢制备Ni基非晶合金涂层,采用非晶形成能力三判据原则及非晶成分团簇线定律法则,选取常规非晶合金制备方法中具有较强非晶形成能力的Ni42Zr30Ta28合金成分,并对不同输出功率下得到的熔覆层微观组织和力学及腐蚀性能进行了理论分析和结果验证,取得了涂层的显微硬度、耐磨性、耐盐性的数据。结果表明,激光熔覆Ni42Zr30Ta28涂层中除含有非晶相外还含有Ni3Zr,Ni5Ta,Ni7Zr2等晶化相。相比45#钢,非晶合金涂层在力学和腐蚀性能上都有较大提高。当激光功率为3300W时,熔覆层表层显微硬度值最大为1496.4HK,表面磨损率为0.778g·mm-2;涂层由于非晶相的存在耐蚀性有明显提高,在功率为3000W时,试样单位面积增重量为0.0026g·mm-2,耐盐性最好。这为高能激光制备大面积非晶涂层提供了理论依据。     

Pd-Si系非晶合金的晶化行为

本文主要报导了使用透射电子显微镜观察了液相淬火的Pb-Si系合金的组织结构。并较系统的对Pd_(80)Si_(14.8)Cu_(5.2)金属玻璃的晶化过程进行了分析,用电子衍射及高分辨电子显微术确定了超点阵的相结构,进一步阐述了非晶晶化的微观机制。