低碳钢表面激光熔覆纳米TiAl合金涂层的显微组织

本文研究了在低碳钢表面激光熔覆纳米TiAl合金涂层的显微组织,以探索纳米材料在表面工程领域中的应用。研究结果表明低碳钢表面激光熔覆纳米TiAl合金涂层熔区组织仍为钢基组织,但熔区的晶粒大小仅为0 .8μm～1.2 μm ,比不用纳米TiAl合金的熔区晶粒约小一个数量级;在熔区的最表层形成了一新的致密的薄层组织(约为1μm)。低碳钢表面激光熔覆纳米TiAl合金涂层中形成细小的晶粒组织和致密的氧化物可以显著地提高其力学性能(硬度)和耐腐蚀性能。     

高温合金K403的激光熔覆研究

研究了高温合金K403基体上商用镍基自熔合金和自配无硼、硅元素镍基合金的激光同步送粉熔覆过程,分析了基体组织状态、熔覆层材料和熔覆工艺参数对熔覆层裂纹倾向的影响,探讨了激光熔覆技术强化和修复高温合金叶片的可行性。研究发现,激光熔覆时大多数裂纹是从基体侧形成后深入到熔覆层中,而基体组织中缩松等铸造缺陷及晶界低熔点共晶的存在是熔覆层开裂的重要原因。采用无硼、硅元素合金熔覆改善了结合区性能,与自熔合金相比,有助于改善熔覆层裂纹倾向。加入适量稀土氧化物有助于减少或消除裂纹。熔覆工艺参数对裂纹产生的影响较大,存在一个无裂纹参数选择范围。研究证明,高温合金基体上熔覆无硼、硅元素合金更易于消除熔覆层裂纹,实现强化与修复更具优势。     

激光熔覆K418高温合金温度场的数值模拟

采用ANSYS有限元软件对K418高温合金激光熔覆过程中的温度场进行了计算,得到了激光熔覆层中心温度的变化规律.结果表明,熔覆层中心温度表现出明显的快速熔凝特征,熔覆层中心温度与激光功率成正比,与扫描速度成反比.计算结果为优化K418高温合金激光熔覆工艺参数提供了理论依据.     

工艺参数对TiAl合金激光熔覆复合涂层的影响

利用预涂NiCr-Cr3C2复合粉末对-γTiAl合金(简称TiAl合金)进行激光熔覆处理,制得了以Cr7C3,TiC硬质耐磨相为增强相,以-γNiCrAl镍基固溶体为基体的复合涂层;较系统地研究了光束扫描速度对TiAl合金激光熔覆复合材料涂层组织与耐磨性能的影响.结果表明,随着激光束扫描速度的提高,涂层显微组织有细化的趋势,显微硬度有所提高,而涂层厚度则有所降低.在中等扫描速度下(2.00mm/s)获得的涂层具有最好的滑动磨损耐磨性.     

TC4表面激光熔覆TiAl合金涂层的工艺和组织性能

为了实现TC4钛合金表面TiAl合金涂层的大面积制备及实际应用,采用激光熔覆的方法在TC4钛基体上制备单道和搭接的TiAl合金涂层。通过表面形貌和界面特征分析了涂层的熔覆质量,对涂层的物相组成与显微组织进行研究,测试了熔覆层界面及搭接层之间的硬度分布。结果表明,涂层与基体之间属于冶金结合,涂层内部没有裂纹和孔隙等缺陷,涂层中Ti/Al主要以TiAl(γ)、Ti₃Al(α₂)以及与微量元素的化合物形式存在,涂层主要由双态组织和片层组织组成,测试得到单道熔覆涂层和搭接涂层平均硬度是基体的1.44倍以上,多道搭接涂层的组织分布相比单道涂层更加均匀;涂层可进行大范围的多道搭接熔覆,证明了TiAl涂层对TC4基体表面改性方法可行性。该研究对于实现涂层的实际应用具有重要意义。     

激光熔覆高耐蚀Fe基固溶体合金涂层

Fe基非晶合金具有优异的机械性能与耐蚀性。采用激光熔覆技术在304L不锈钢基体表面熔覆Fe-Cr-Ni-Co-B非晶粉末涂层,利用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜和电化学测试系统研究了涂层组织及耐蚀性能。研究结果表明,涂层组织涂层均匀、致密,无裂纹、气孔等缺陷。结合区为平面晶和柱状晶、熔覆层为丝条状树枝晶。熔覆层各区域由于成分和冷却速度的差异,致使树枝晶的大小和生长方向明显不同。涂层主要由Fe64Ni36和（FeCrNi）固溶体组成。熔覆层硬度分布较为均匀,涂层平均硬度约为480HV0.2,约是304L不锈钢基材的2.5倍。熔覆层的腐蚀电位高于304L基材,自腐蚀电流密度小于304L基材,具有较强的耐蚀性。     

TiAl合金激光熔覆金属硅化物复合材料涂层耐磨性和高温氧化性能研究

利用预涂NiCrSi复合粉末时TiAl合金进行激光熔覆处理，分析了原始TiAl合金和激光熔覆复合材料涂层的耐磨性能和高温抗氧化性能，讨论了磨损和高温抗氧化机理及其与预涂合金粉末成分的关系。结果表明，涂层的滑动磨损和耐磨性能有提高，但当耐磨相体积分数过高时，由于涂层脆性增大，其耐磨性呈下降趋势；涂层在1000℃恒温氧化条件下均具有较好的抗氧化性能，氧化层结构较连续致密，主要由α-Al2O3，TiO2和SiO2组成。预涂NiCr-40％Si混合合金粉末的激光熔覆复合材料涂层具有更好的耐磨性和高温抗氧化性能。     

激光熔覆Fe-Cr-Mo-Si合金涂层的组织与摩擦磨损性能

利用3 kW光纤同轴激光熔覆设备将Fe-Cr-Mo-Si合金粉末熔覆到Q235钢表面,制备出了耐磨的铁基合金熔覆层,通过金相显微镜、维氏硬度计和摩擦磨损试验机等设备研究了Fe-Cr-Mo-Si熔覆层的显微组织、硬度及摩擦磨损行为.结果 发现:Fe-Cr-Mo-Si熔覆层的显微组织均匀致密,且无气孔、裂纹等缺陷;熔覆层主要由树枝晶组成,熔覆层/Q235钢结合面处形成了细小的平面晶组织,熔覆层与基体实现了良好的冶金结合;熔覆层的平均硬度为642.2 HV,约为基体硬度的4倍;当载荷为50N时,熔覆层和基体试样的平均摩擦因数分别是0.621和0.512,熔覆层的磨损量仅为基体的14.6％;摩擦因数随载荷的增加而减小,磨损轮廓尺寸随载荷的增加而增大;熔覆层的磨损机制为磨粒磨损和黏着磨损,而基体的磨损机制以黏着磨损和疲劳剥落磨损为主.试验结果表明,在Q235钢表面激光熔覆Fe-Cr-Mo-Si合金粉末能够显著提高材料的耐磨性能.     

镍基高温合金K403的脉冲激光熔覆涂层应用研究

为了对现服役的的K403高温合金渗铝叶片的失效区进行性能恢复,采用YAG固休脉冲多功能激光加工器在涡轮叶片K403基体上进行了激光熔覆实验,研究热处理对基体显微组织和对熔覆层的影响,不同激光熔覆参数(电流、脉宽、频率)条件下寻求适合对K403进行激光熔覆修复的粉末,熔覆之后显微组织和性能以及显微硬度的变化.实验采用金相...     

激光熔覆Ta-W合金涂层工艺方法研究

采用预置涂层和同轴送粉激光熔覆方法,分别以Ta/W混合粉末和纯W粉末为熔覆材料,纯Ta为基底,在Ta板上制备Ta-W合金涂层,对难熔金属材料的激光熔覆工艺方法进行了对比研究。利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)及显微硬度计对两种方法所制备熔覆层的微观组织和显微硬度进行了分析。结果表明,预置粉末法激光熔覆层厚度均匀,稀释率低,涂层内部为粗大的Ta-W合金固溶体组织,熔覆层平均硬度为1500HV,高于基底10倍。同轴送粉法激光熔覆层与基底呈良好的冶金结合,熔深较大,涂层内部为致密细小的树枝状Ta-W合金固溶体,均匀分布于Ta中。涂层平均硬度为800HV,为基材的5倍。     

激光熔覆镍基金属陶瓷涂层的组织性能研究

运用 5kWCO2 连续激光器在 16Mn钢表面激光熔覆镍基B4 C金属陶瓷层 (NB4 C)和镍基SiC金属陶瓷层(NSiC) ,研究了两种激光熔覆层的组织、结构、显微硬度及滑动磨损特性 ,并用激光熔覆镍基合金层 (Ni6 0 )进行了滑动磨损对比试验。结果表明 ,熔覆合金层显微组织由枝晶固溶体及其间细密的共晶组织组成 ,NB4 C熔覆层主要组成相为γ Ni,γ (Ni,Fe) ,(Cr,Fe) 7C3,CrB ,Ni3B ,Fe2 B ,Fe2 3(C ,B) 6 和B4 C等 ,NSiC熔覆层主要组成相为γ Ni,γ (Fe,Ni) ,(Cr,Fe) 7C3,Cr2 3C6 和 (Cr ,Si) 3Ni3Si等。三种激光熔覆层的显微硬度及耐滑动磨损性能由高到低的顺序为 :NB4 C→NSiC→Ni6 0。     

激光表面熔覆SiCp/Ni-Cr-B-Si-C涂层的组织演化及其相确定

运用激光熔覆技术在ＡＩＳＩ１０４５钢表面制备了３０ｖｏｌ－％ＳｉＣｐ／Ｎｉ－Ｃｒ－Ｂ－Ｓｉ－Ｃ涂层。ＳＥＭ和ＴＥＭ观察分析表明：ＳｉＣｐ在熔覆过程中完全溶解;涂层结合区组织为共晶结构;涂层组织由初生石墨球Ｇ,分布在γ－Ｎｉ固溶体枝晶中的Ｍ２３（Ｃ,Ｂ）６细小网状树枝晶以及少量Ｎｉ＋Ｎｉ３（Ｂ,Ｓｉ）层片状共晶组成;Ｓｉ在Ｎｉ固溶体中的固溶度显著增大,高达１４．４１ｗｔ－％;Ｍ２３（Ｃ,Ｂ）６含有高密度堆垛层错;Ｎｉ３（Ｂ,Ｓｉ）相具有长周期结构。     

激光熔覆TiCp/NiCrBSi复合涂层的组织与摩擦学性能

应用激光表面改性方法 ,在 4 5 # 钢表面熔覆了TiCp/Ni Cr B Si C复合涂层 ,利用SEM ,TEM分析以及磨损试验 ,研究了复合涂层的组织特点和耐摩擦磨损性能及其影响规律 ,并探讨了添加稀土氧化物改善复合涂层的组织性能及稀土氧化物的作用机制。结果表明 ,TiC颗粒在熔覆层中发生部分溶解和重新析出 ;熔覆层与基体形成交互扩散区 ,在该区中发现 (Fe ,Cr) 2 3 C6碳化物 ,同时还形成大量α和γ微晶 ,局部区域存在Ni Si B Re非晶相。在凝固应力作用下 ,TiC颗粒与粘结金属界面之间存在大量的孪晶和位错。稀土氧化物对复合涂层显微硬度提高幅度不大 ,但能明显地减小复合涂层的摩擦系数 ,显著提高涂层干摩擦磨损状态下的耐磨性。TiC含量为 4 5 %～ 5 0 %时 ,熔覆层具有最佳耐磨性     

激光熔覆添加碳化钨的镍基合金应力状况研究

在20Cr2NiSiW基体上熔覆添加碳化钨的镍基合金．对熔覆层的应力状态进行了分析。未预热的熔覆层存在热应力的残余应力峰值700MPa．和相变应力的残余应力峰值850MPa。熔覆件整体的熔前预热和熔后保温。可以改善熔覆层的应力分布。消除部分热应力和相变应力，残余应力也有所降低。虽然仍呈现熔覆层受拉应力，热影响区受压应力的状态．但热应力的峰值降到510MPa．热应力峰也从表面移到了熔覆层的中部。界面的相变拉应力峰被消除．得到了应力分布状态较好的激光熔覆层。在未预热的熔覆层内，先共晶的奥氏体枝晶的生长，从界面开始逆温度梯度方向定向生长．直到熔覆层的表面。而在预热的熔覆层内．先共晶的奥氏体的生长方向变为从熔池的四周垂直于熔池的边界生长．到熔覆层的中部结束。     

Ni基合金/45#钢宽、窄带熔覆Co基合金的组织

利用 5kWCO2 激光器在Ni基铸造高温合金 4 5 #钢基体上宽带、窄带激光熔覆了H¨ogan¨as钴基合金 ,制备了无缺陷的涂层。用金相显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪对比分析了熔覆层的显微组织特征和相结构。结果显示 ,熔覆层均为由初生相γ Co枝晶和γ Co +Cr2 3C6 共晶组成。宽带熔覆层界面为垂直于界面生长 ,窄带熔覆层界面结晶方向受热流控制 ,为多方向结晶。 4 5 #钢熔覆层界面具有明显的白亮过渡层且宽带熔覆比窄带宽 ;Ni基合金熔覆层界面区很宽且不规则 ,无白亮色过渡层。沿熔覆层中心线的纵截面取样可见平行生长的枝晶     

激光焊接铸造镍基高温合金工艺研究

研究了铸造镍基高温合金（Ｋ３）激光焊接时工艺参数对焊缝熔深及熔宽的影响．讨论了焊缝及热影响区产生热裂纹的机制及防止措施．结果表明，采用合适的激光焊接工艺可得到有较高强度、没有裂纹和气孔等焊接缺陷的接头．     

镍基合金+WC激光熔覆层的显微组织形成机理及控制

采用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱分析等手段对镍基合金+WC熔覆粉末颗粒的颗粒种类、颗粒粒径、不同种类颗粒的分布及镍基合金+WC激光熔覆层内各种组织的不均匀分布进行了研究。根据热平衡原理建立了熔覆材料颗粒半径、激光束功率密度和熔覆材料颗粒加热温度之间的定量关系式,提出通过控制各种熔覆材料颗粒大小来实现设计与控制送粉激光熔覆层的显微组织,并以WC与N i基自熔合金混合粉料为熔覆材料,对获得的熔覆层的显微组织进行分析,证明了所提出的熔覆层显微组织的设计与控制方法的可行性与实用性。     

铝合金的激光熔覆修复

通过对航空航天用超高强7050铝合金进行激光熔覆修复的实验研究,探讨了激光熔覆修复铝合金的可行性。实验采用5kWCO2连续激光器作为加热源,在惰性气体保护隔离箱中,对7050铝合金的板状试样进行了激光单道熔覆、多道搭接熔覆、多层堆积熔覆的实验研究。得到优化的激光熔覆工艺参数,制备了激光熔覆修复试样,并观察了不同激光熔覆区的微观组织以及拉伸断口形貌。实验结果表明,优化激光熔覆工艺参数是:激光功率密度为1.84×104～2.12×104W/cm2,扫描速度为5mm/s,送粉量为1.8～2.4g/min,搭接宽度为1.5mm。采用优化工艺参数熔覆,基底和熔覆区形成良好的冶金结合,熔覆后工件表面平整且基底没有变形。同时,采用干燥的氩气加强对激光熔池的保护可以有效消除铝合金激光熔覆中的缺陷。     

锰青铜表面激光熔覆镍基合金的微观组织

用Rofin-Sinar CW025 YAG激光设备,采用同步送粉的方式进行自熔性Ni-Cr-B-Si合金粉末的激光熔覆,获得了无气孔和裂纹缺陷的熔覆层.借助扫描电子显微镜(SEM,LEO 1450)、能谱仪(EDS),X射线衍射(XRD)对激光熔覆层进行组织、成分及物相分析.研究结果表明,激光熔覆层与C86300铜合金基体实现了良好的冶金结合,激光熔覆层组织主要是γNi,Cr7C3,Ni2B,Ni3B以及少量CrB2和Cr3Si,并且实现了主要元素(Cr,Fe,Ni,Cu和Zn)从基体到熔覆层的梯度分布.