发动机增压器回油管钎焊缝开裂失效分析

某型发动机增压器304不锈钢回油管在与法兰钎焊部位出现了批量开裂失效现象。采用扫描电镜(SEM)及能谱仪(EDS)分析、金相分析及硬度测试等方法对开裂件进行了失效分析。结果表明:回油管钎焊缝开裂为高周疲劳开裂,钎焊时出现了铜钎料对304不锈钢母材的熔蚀,疲劳裂纹正是起源于这一钎焊缝熔蚀部位;同时钎焊工艺不当导致的母材基体奥氏体晶粒粗大、大量碳化物沿晶界连续析出和不锈钢基体硬度偏低等因素促进了疲劳裂纹的产生与扩展。     

激光熔覆WC增强复合涂层开裂行为分析

研究了激光熔覆WC增强复合涂层的开裂行为。研究结果表明：激光熔覆金属陶瓷涂层开裂是由于熔覆层与金属基体两种材料的热膨胀系数不同所致，同时开裂倾向还受激光工艺参数、涂层合金粉的配比以及强化相的形状、大小等因素的影响。     

等离子熔覆铁基涂层开裂行为研究

本文采用正交对比试验,研究了多种因素对等离子熔覆铁基涂层开裂敏感性的影响.试验结果表明,基体材料及其表面状态、工艺参数和熔覆材料成分等都对熔覆层的开裂敏感性产生重大影响,通过改变这些因素可以减少裂纹的产生,扩大等离子熔覆技术的应用范围.     

钛合金表面激光熔覆Co-WC复合涂层的组织及力学性能

在钛合金TC4(Ti-6Al-4V)表面利用激光熔覆Co-WC复合涂层,利用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和硬度计研究涂层的微观组织及力学性能。结果表明,Co+15%WC、Co+30%WC及Co+45%WC试样熔覆层与基体都实现了冶金结合,表层激光熔覆层涂层内组织均匀致密,没有气孔、裂纹等缺陷。而Co+60%WC试样虽然熔覆层与基体界面也为冶金结合,但是熔覆层内发生了开裂。激光熔覆Co-WC复合熔覆层的宏观洛氏硬度较TC4基体提升了2~3倍,合金粉末中WC的含量比例越高,熔覆涂层试样的宏观洛氏硬度的提升越明显。4种熔覆试样从基体到熔覆层表面,其显微硬度都是逐渐升高的趋势,熔覆层表面显微硬度达到TC4基体的显微硬度的近3倍。在Co基合金粉末中添加WC的最大含量为45%,高于45%之后,熔覆层显微硬度值下降。     

激光熔覆Al-Ni-TiC-CeO2复合涂层的组织与耐腐蚀磨损性能

采用激光熔覆技术在S355海洋钢表面制备Al-Ni-TiC-CeO2熔覆涂层,通过SEM、EDS、XRD、显微硬度计等手段分析其表面-界面形貌、化学元素分布、物相组成及显微硬度,并研究其在3.5%(质量分数)NaCl溶液中耐腐蚀磨损与应力腐蚀开裂(stress corrosion cracking,SCC)等性能。结果表明:熔覆涂层主要由增强相TiC和连续相AlNi3,AlFe3组成,表面较为平整,无明显裂纹,稀释率为5%。涂层表面显微硬度达到809.3HV0.2,为基体的2.3倍。基体中交互作用主要以腐蚀加速磨损为主,而涂层中交互作用则以磨损加速腐蚀为主。基体材料与涂层的SCC敏感性分别为35.01%和17.69%,表明涂层能够明显抑制应力腐蚀开裂。     

锅炉管表面NiCrSiB合金高频感应熔覆的数值模拟及熔覆层的性能

目前,管材表面的高频感应熔覆主要集中于试验方面,缺乏理论研究。对锅炉管壁在不同熔覆电流下高频感应熔覆NiCrSiB层的温度场进行了数值模拟,基于感应加热原理进行了有限元分析,并加以试验验证。采用金相显微镜、扫描电镜以及能谱仪对熔覆层的显微组织与成分进行了分析;采用硬度计及王水腐蚀分别测试了熔覆层的硬度及耐蚀性能。结果表明:在250 kHz时,熔覆电流越大,感应加热效率越高,感应加热结束时管内外壁的温差越大,管基体受到的热损伤越小;基体中的Mo元素向熔覆层扩散,熔覆层中的Si元素向基体渗透,过渡区Ni,Cr元素的含量相对熔覆层中的明显减少;熔覆频率为250 kHz,熔覆电流取830 A时,熔覆层和基体过渡区有明显锯齿状的白亮带产生,基体和熔覆层呈冶金结合,熔覆层金相组织为奥氏体+碳化物共晶,具有良好的耐蚀性能,平均硬度为323 HV,是基体的1.79倍。     

金属基体激光熔覆陶瓷基复合涂层的裂纹成因及控制方法

参考了较多国内外有关文献,较为系统地分析了金属基体激光熔覆陶瓷基复合涂层裂纹的形成机理,总结出降低裂纹倾向的方法:选择合适的激光熔覆参数;激光熔覆时对金属基体进行预热或后热处理;采用添加中间过渡层或梯度涂层的方法;在金属基体激光熔覆陶瓷基复合材料中添加增韧、增塑元素。这些方法为控制金属基体激光熔覆陶瓷基复合涂层的裂纹形成提供了有益参考。     

激光熔覆Ni 基金属陶瓷复合涂层的裂纹研究

利用激光熔覆技术在中碳钢表面制备了不同涂层成分的原位自生TiB₂ / Ni 金属陶瓷复合涂层, 研究了涂层的开裂行为。结果表明: 当陶瓷相含量高时, 涂层中形成的裂纹主要有粘接金属基体中的穿晶裂纹、熔覆层边缘的高密度裂纹、金属基体与硬质陶瓷相界面上的微裂纹以及热影响区中结合界面附近的微裂纹等。涂层中的裂纹主要是由涂层材料与金属基体热膨胀系数不同而造成的热应力产生的, 组织转变应力也起了重要作用。当激光工艺参数及涂层成分配制合理时, 涂层质量良好。      

2205钢表面激光熔覆Ni基+WC合金涂层的研究

采用激光熔覆技术在2205双相不锈钢表面制备Ni基与WC合金熔覆层,并对添加不同WC含量的合金粉末在相同激光熔覆工艺参数下的合金熔覆层进行成分和性能分析,探讨不同WC添加量对熔覆层微观组织、耐腐蚀性能及硬度的影响。研究结果表明:激光熔覆层与基体之间获得了良好的冶金结合,熔覆层与基体元素有较好的对流和扩散;熔覆层的耐腐蚀性能随WC添加量的增加呈负相关,在WC添加量为15%时,熔覆层的耐腐蚀性能最差;熔覆层的硬度值从熔覆层至基体呈梯度降低趋势,熔覆层硬度约为基体硬度的2~3倍,而单一熔覆Ni基WC合金层硬度值变化较大。     

激光熔覆镍基无磁合金涂层的耐磨性能

无磁不锈钢耐磨性差,采用激光熔覆技术在304无磁不锈钢表面制备了3种无磁耐磨涂层,对熔覆层的显微组织、硬度、相组成和摩擦磨损性能进行了测试与分析。结果表明:无磁镍基合金熔覆层的显微硬度为393HV,比不锈钢基体提高了约60%,无磁镍基合金粉末与WC颗粒以体积比为2∶1混合的熔覆层与以3∶1混合的熔覆层的硬度均为520 HV,较基体提高了1倍;无磁合金熔覆层的抗磨损能力是不锈钢基体的2.88倍,而镍基合金粉末与WC颗粒体积比为2∶1和3∶1的混合熔覆层的抗磨损能力均为基体的6.45倍。     

交变磁场对高硬熔覆层成型质量的影响

为改善激光熔覆高硬熔覆层的成型质量,外加辅助交变磁场是行之有效的方法。本工作设计了一种可调频、调幅的简易机械式类正弦交变电磁场发生装置,在激光熔覆过程中辅助施加了类正弦交变磁场,通过改变磁感应强度和交变频率,在Q235A表面制备了单道和多道高硬合金熔覆层,通过对熔覆层的宏、微观检测,研究了交变磁场对熔覆层几何特征、稀释率和微观组织的影响。研究结果表明,当磁场频率和磁感应强度变化时,熔覆层宽度波动范围很小,且平均值基本保持不变;熔覆层高度和接触角随着磁感应强度的增大而减小;稀释率的大小基本不受磁场参数变化的影响;在磁场作用下,熔覆层中气孔向熔覆层表面迁移,熔融金属对流加剧,粗大枝晶破断,熔覆层组织更加均匀致密。     

熔覆温度对真空熔覆WC增强镍基合金层组织及性能的影响

为了在保证良好力学性能的前提下提高45钢的表面质量,采用真空熔覆技术以不同熔覆温度在45钢表面制备WC增强镍基合金熔覆层。利用扫描电镜分析熔覆层组织形貌以及过渡层结合情况;通过硬度测试和磨损试验分析熔覆温度对熔覆层性能的影响。结果表明:随着熔覆温度的升高,熔覆试样过渡层逐渐增厚但整体变化不大,都大于30μm,满足冶金需求;熔覆温度过高时,WC分解严重,熔覆层耐磨性大大降低;熔覆温度为1 225℃时,得到的WC增强镍基合金效果良好,熔覆层洛氏硬度接近40 HRC,对母材强化作用明显,可显著提高其耐磨性。     

钢表面颗粒增强熔覆层的组织和性能

采用预置法在45号钢表面制备WC颗粒增强熔覆层,研究了熔覆层的组织和性能,并与淬火态Cr12MoV(59HRC)的耐磨性能进行比较,分析磨损机理并讨论WC颗粒的磨损现象。结果表明:熔覆层与基材之间结合良好并形成界面反应层;熔覆层组织分布均匀,表面弥散分布着大量WC颗粒;熔覆层的平均硬度比基材的高,耐磨性是基材45号钢的18倍,是淬火态Cr12MoV的2倍;在磨损实验中熔覆层的增强颗粒WC出现罕见的表面磨平和脆性脱落现象。     

18Cr2Ni4WA钢表面微束等离子熔覆Ni60合金层的性能

过去,对飞机襟翼作动筒活塞磨损表面修复的研究较少。利用微束等离子弧热源在18Cr2Ni4WA基体表面制备了Ni60熔覆层,研究了熔覆层的形貌、成分、相结构、显微硬度、相对耐磨性及耐腐蚀性能。结果表明：熔覆层中有大量等轴晶,当熔覆扫描速度增加时枝状晶和柱状晶增多,熔覆层均匀、致密;熔覆层主要由γ-Ni,Ni,B,Cr21...     

电弧熔覆韧-硬复合层工艺及性能研究

目的 为增强Q960E钢表面的使用性能、减少裂纹的产生,设计并制备了一种韧-硬复合梯度过渡熔覆层。方法 通过实验比对,选出了适合的过渡层与高硬层熔覆材料。首先选择XY-26F-104合金粉末作为熔覆材料,用TIG焊将材料熔覆在基板上作为过渡层,其次采用CO2气体保护焊在过渡层上熔覆YD557堆焊焊丝获得高硬层。通过优化熔覆工艺得到无裂纹、无气孔、成形良好的熔覆层。对获得的梯度过渡熔覆层进行组织分析、硬度和冲击韧性等测试。结果 基体-过渡层-高硬层两两之间产生了良好的冶金结合,熔覆层中无明显缺陷产生。微观形貌分析结果表明,在过渡层中有胞状晶与胞状枝晶产生,高硬层主要由板条马氏体组成。硬度测试结果表明,基体硬度为350HV,高硬层的平均硬度为620HV,过渡层平均硬度为480HV,过渡层硬度处于高硬层硬度与基板硬度之间,各部分硬度的梯度分布既提高了复合板的耐磨性,又增强了复合板的韧性。在冲击性能测试中,基体的平均冲击吸收功为34 J,复合板的平均冲击吸收功为68.48 J,为基体的2.5倍。在摩擦磨损实验中,基材的磨损质量为15.1 mg,而熔覆层的磨损质量仅为4.2 mg,基体的磨损质量为熔覆层的3.59倍;熔覆层平均摩擦因数为0.398 7,相较于基材的降低了0.072 8;熔覆层的磨损机制为磨粒磨损,基材的磨损机制为黏着磨损。结论 设计的复合梯度熔覆层既能提高表面的使用性能,又能增强熔覆层的韧性,减少裂纹的产生。     

单道激光熔覆Inconel 625熔覆层尺寸预测

目的 准确预测激光熔覆Inconel 625熔覆层尺寸。方法 以送粉速率、扫描速度和激光功率为试验变量,以熔覆层的宽度和高度为评价指标,结合中心复合试验设计方法进行试验设计,开展单道激光熔覆试验,探究工艺参数对单道熔覆层尺寸的影响规律,并建立以工艺参数为输入、熔覆层尺寸为输出的BP神经网络模型,利用粒子群算法对BP神经网络模型进行优化,对比分析优化前后模型的预测效果。结果 激光功率对熔覆层宽度的影响最显著,其次是扫描速度,最后是送粉速率;扫描速度对熔覆层高度的影响最显著,其次是激光功率,最后是送粉速率;粒子群算法优化BP神经网络预测模型对熔覆层尺寸的预测精度较高,熔覆层宽度和高度的测量值和预测值之间的平均相对误差分别为4.238%和2.910%。结论 研究成果可以为激光熔覆Inconel 625熔覆层尺寸的调控和预测提供参考。     

H13钢表面铁基、钴基熔覆层的组织与冲击韧性

为促进激光熔覆技术在热作模具钢常见缺陷修复上的应用,采用铁基、钴基粉末对热作模具常用材料H13钢常见缺陷进行激光熔覆修复,借助金相显微镜、扫描电镜、显微硬度计和摆锤冲击试验机,对比分析了基材及2种熔覆试样的组织形貌、显微硬度和冲击韧性。结果表明:铁基熔覆层由白色网状树枝晶、黑色晶间碳化物、回火马氏体、残余奥氏体组成;钴基熔覆层由Co-Cr固溶体枝晶和共晶组织组成;铁基熔覆层、钴基熔覆层和基体的显微硬度分别为576,605,490 HV10 N,冲击功分别为4.73,4.31,5.36 J,且熔覆层中碳元素含量较高时,其冲击韧性下降,而合金元素的存在有利于改善熔覆层的冲击韧性;铁基、钴基熔覆层为解理断裂和局部准解理断裂的脆性断裂机制,基体主要表现为韧性断裂机制,与冲击功测试结果相一致。     

S32101双相不锈钢单道多层激光填丝熔覆层研究

目的 针对新型核电站乏燃料水池双相不锈钢厚板缺陷的修复,进行激光单道多层熔覆基础实验。方法 采用ER–2209焊丝在S32101双相不锈钢覆面制备出熔覆层,通过宏观形貌、微观组织、力学检测和耐腐蚀检测,研究S32101双相不锈钢激光填丝熔覆层的性能。结果 经过多次焊接热循环后,熔覆层中奥氏体组织以一次奥氏体与二次奥氏体的形式存在,其中熔覆层中部奥氏体含量最高为60.7%,保证了熔覆层的综合性能;显微硬度随着熔覆层数的增加先上升后下降,但均高于母材;熔覆层竖直方向拉伸件的抗拉强度最低为723 MPa,断裂方式为准解理断裂,从宏观角度保证了所制备熔覆层的力学性能;对熔覆层进行点腐蚀浸泡和电化学腐蚀分析,从宏观角度与微观角度均验证了熔覆层的耐腐蚀性能。结论 基于各项检测结果,验证了用激光进行S32101双相不锈钢修复的可行性,为后续多层多道激光填丝熔覆奠定了基础。     

Arc deposited AlSi12 cladding layer on steel plate without zinc coating

ABSTRACT

AlSi12 cladding layer was fabricated on steel plate without zinc coating via cold metal transfer arc deposited technique. The wettability, morphologies, microstructures, and mechanical properties of the cladding layer were investigated. The cladding layer exhibited favourable wettability with steel plate. Large swing amplitude and high swing frequency were the key factors to achieve excellent wettability. The cladding layer was composed of primary Al dendrites and (Al?+?Si) eutectic structure, and the microstructures were refined. Continuous and thin intermetallic compound layer appeared at AlSi12/steel interface, and reliable bonding strength between the cladding layer and steel plate was achieved. The fracture surface exhibited both brittle fracture and ductile fracture.     

碳弧熔覆工艺对熔覆层组织及性能的影响

为获得高硬度、高耐磨性的表面合金层,将镍基自熔合金粉末预先涂覆在Q235钢表面,利用碳弧热源进行熔覆制备熔覆层。通过金相显微镜、硬度计及磨粒磨损试验机对熔覆层表面的组织及性能进行测试,研究焊接电流和涂覆层厚度对熔覆层组织和性能的影响。结果表明:焊接电流相同,增加涂覆层厚度,熔覆层的表面硬度和耐磨性呈现先增加后降低的趋势;涂覆层较薄时,熔覆层硬度、耐磨性随电流增大而下降,涂覆层较厚时,熔覆层硬度、耐磨性随电流增大而呈上升趋势;当涂覆层厚为4 mm,焊接电流为200 A时,组织为镍基固溶体加共晶物,共晶组织为镍基固溶体与多种碳化物、硼化物共晶,硬度最高,为54.3 HRC,耐磨性最好。