Co基合金堆焊层激光重熔表面改性研究

采用两种不同扫描速度时Q345钢表面Co基合金堆焊层进行激光重熔，并对其进行了硬度，显微组织，X射线衍射分析和耐磨性，耐热疲劳性试验。结果表明，堆焊层经表面激光重熔后组织明显细化，并随着激光扫描速度的提高，重熔堆焊组织不仅更加细小，均匀致密，而且硬度更高，耐磨性，耐热疲劳性均得到进一步改善。     

不同激光功率对Co基合金堆焊重熔层组织和性能的影响

研究了同一扫描速度（2mm/s）下，3种不同激光功率（1.5kW、2.0kW、2.5kW）对Co基合金堆焊层熔深、枝晶尺寸以及显微硬度和耐磨性的影响。试验结果表明，堆焊层经激光重熔后，组织较原始堆焊层明显细化，硬度明显提高。随着激光功率的加大，堆焊重熔层的熔深、枝晶尺寸均随之增大，表面硬度有所下降。但耐磨性并不随表面硬度下降而降低。硬度与耐磨性没有简单的对应关系。     

奥氏体不透钢堆焊层激光表面重熔组织及耐腐蚀性能

激光重熔表面热处理技术可提高零件表面获得高的硬度、耐磨性及耐蚀性等,在化工和核电等行业有较好的应用前景,但国内对不锈钢堆焊层焊后表面热处理的研究较少.针对这一现状,对奥氏体不锈钢堆焊层表面进行激光重熔处理,观察其显微组织,并检测重熔表面显微硬度及耐腐蚀性.结果表明,激光重熔后表面显微组织呈细小的树枝-胞状晶奥氏体;激光重熔试样显微硬度大幅提高,较焊态试样提高87.6％;在9.8％的H2SO4溶液中,激光重熔表面处理后的堆焊层金属较易形成钝化膜,耐腐蚀性较好;10％草酸溶液电解试验中,焊态堆焊层金属晶间腐蚀敏感性较高,激光重熔区域为细小的奥氏体晶粒,不易形成连续的“贫铬区”,激光重熔堆焊层金属的晶间腐蚀敏感性较小.     

奥氏体不锈钢堆焊层激光表面重熔组织及耐腐蚀性能

激光重熔表面热处理技术可提高零件表面获得高的硬度、耐磨性及耐蚀性等,在化工和核电等行业有较好的应用前景,但国内对不锈钢堆焊层焊后表面热处理的研究较少。针对这一现状,对奥氏体不锈钢堆焊层表面进行激光重熔处理,观察其显微组织,并检测重熔表面显微硬度及耐腐蚀性。结果表明,激光重熔后表面显微组织呈细小的树枝-胞状晶奥氏体;激光重熔试样显微硬度大幅提高,较焊态试样提高87.6%;在9.8%的H2SO4溶液中,激光重熔表面处理后的堆焊层金属较易形成钝化膜,耐腐蚀性较好;10%草酸溶液电解试验中,焊态堆焊层金属晶间腐蚀敏感性较高,激光重熔区域为细小的奥氏体晶粒,不易形成连续的"贫铬区",激光重熔堆焊层金属的晶间腐蚀敏感性较小。     

激光扫描速度对Co基合金堆焊重熔层组织和硬度的影响

研究了激光功率为2.5kW时,三种不同扫描速度(2mm.s-1、4mm.s-1、8mm.s-1)对重熔的Co基合金堆焊层熔宽、熔深、搭接宽度、枝晶尺寸以及显微硬度分布的影响。试验结果表明,堆焊层经激光重熔后,随着扫描速度的提高,重熔层熔宽和熔深、搭接宽度、枝晶尺寸均随之减小,组织较原始堆焊层明显细化,硬度明显提高。然而,当扫描速度为8mm.s-1时,搭接宽度为零,出现未重熔塔接部分,使得堆焊重熔层表面硬度出现较大波动。     

0Cr15Ni25Ti2Al堆焊层热疲劳性能

采用激光重熔工艺处理0Cr15Ni25Ti2Al堆焊层表面,研究不同激光重熔工艺参数对堆焊层的显微组织和热疲劳性能的影响。结果表明:经过激光重熔处理后,堆焊层表面的晶粒得到明显细化并产生固溶强化作用。相比于原始堆焊层,经过400次热循环后,选用较小的激光功率进行激光重熔处理后的表面,其热疲劳裂纹的萌生周期较长,裂纹在传播过程中具有较小的增长速率。选用较大的激光功率进行激光重熔处理后,其裂纹萌生周期较短,但裂纹的增长速率依然小于原始堆焊层。观察1000次热循环后,不同激光参数处理后表面裂纹形貌,可知出现上述现象主要是由于经过激光重熔处理后,堆焊层表面组织产生细晶强化、固溶强化以及沉淀强化而引起的。     

激光重熔和时效处理的Co基合金堆焊层组织和性能

利用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜、X射线衍射物相分析和显微硬度、耐磨性测定等试验手段,对激光重熔及经不同时效工艺处理后的Co基合金堆焊层显微组织、相结构、显微硬度及高温耐磨性能进行了分析研究.结果表明,经激光重熔后,Co基合金堆焊层的组织得到明显细化,硬度和耐磨性都得到提高;重熔堆焊层的组织主要由γ-Co和Cr7C3、Cr23C6等强化相组成.经时效处理后的重熔堆焊层的硬度不但明显得到提高而且耐磨性均优于原始堆焊层.相比较,经900 ℃×6 h时效处理后的重熔堆焊层耐磨性最好.     

激光重熔Co基合金堆焊层的组织和耐热疲劳性的研究

利用金相显微镜、扫描电镜与X射线衍射仪等分析手段,对经不同激光工艺参数重熔的Co基合金堆焊层进行了组织结构分析和耐热疲劳性试验的研究.试验结果表明:经焊条电弧焊(SMAW)获得的堆焊层经激光重熔后,组织变得细小、均匀和致密,主要由大量细小初生枝晶固溶体γ-Co与其间的共晶组织γ-Co Cr23C6组成.不同激光工艺参数处理的重熔堆焊层的耐热疲劳性均比原始堆焊层好.重熔堆焊层在700 ℃时的耐热疲劳性要好于900 ℃时的耐热疲劳性.综合比较结果,激光功率为2.5 kW,扫描速度为4 mm/s获得的重熔堆焊层,在700 ℃时的耐热疲劳性最好.     

激光重熔技术在选区激光熔化中的研究进展

激光重熔使得材料表面的固化层再次快速熔化、凝固，从而提高了材料的致密度和表面质量。作为一种表面改性技术，激光重熔已经在传统制造工艺中得到了广泛的应用。近期研究表明，激光重熔技术也可以应用到选区激光熔化（SLM）中，实现消除缺陷并优化组织结构。激光重熔技术还可以提高零件的硬度和延展性等力学性能。本文主要总结了激光重熔对于常见SLM成形金属材料的质量提升作用，激光重熔工艺手段以及重熔参数（重熔激光功率、重熔扫描速度、重熔扫描间距和重熔次数）对于缺陷消除、组织结构优化的作用规律。     

45钢表面激光重熔纳米晶镍镀层组织与性能研究

采用喷射电镀在45钢表面制备了纳米晶镍镀层,并对其进行了激光重熔处理。分析了纳米晶镀层和激光重熔层的微观组织,测试了重熔层的显微硬度及耐腐蚀性能。结果表明:喷射电镀制备的镀层组织属于纳米晶范畴,激光重熔层与基体为冶金结合,内部组织由大量的枝晶和等轴晶构成;重熔层的硬度和耐腐蚀性明显提高。     

铝合金表面激光熔覆NiCrBSi涂层工艺参数对显微组织的影响

用ＹＡＧ固体激光器,采用不同的光斑直径,扫描速度对铝合金表面激光熔覆,ＮｉＣＲＢＳｉ自熔性合金涂层的相组成,微观组织进行了研究,通过试验发现,激光功率,光斑直径和扫描速度大小是影响涂层质量的重要因素,利用优化后的工艺参数获得的熔覆层,具有优良精细的显微组织,显微硬度和耐磨性能都有较大的提高,其中熔覆层的耐磨性能比原来提高了４倍的以上。     

扫描速率对SLM成形718HH模具钢成形性的影响

利用选区激光熔化成形技术于激光扫描速度800～1100 mm/s范围内制备了718HH塑料模具钢试样。采用光学显微镜、扫描电镜和半自动显微硬度计研究了激光扫描速率对选区激光熔化成形718HH塑料模具钢试样成形质量、显微组织和显微硬度的影响规律。研究表明,随着扫描速率的增加,成形件内部孔洞的数量增多、尺寸变大,且侧表面边界出现不同程度的裂纹;腐蚀后的成形件,其组织主要由马氏体组成,侧表面可以观察到典型的熔池形貌,且随着扫描速率的增大,熔池分布越来越不均匀;成形件具有较高的显微硬度,由于晶粒尺寸、残余应力以及孔洞裂纹等缺陷的综合影响,成形件的平均显微硬度随着扫描速率的增加呈现先升高后降低的趋势。当扫描速率为800 mm/s时,成形件内部几乎没有孔洞和裂纹等缺陷,成形组织致密,且具有良好的显微硬度,适用于718HH模具钢的选区激光熔化成形。     

IN718合金增材制造温度场仿真及微观组织分析

针对微观组织的调控相关问题,构建了IN718材料激光选区熔化(selective laser melting,SLM)温度场仿真的三维有限元模型,研究了激光功率和扫描速度对熔池温度场和凝固机理的影响,进而预测增材制造材料的微观组织,为微观组织的调控提供理论依据.首先分析了激光功率和扫描速度对熔池尺寸的影响,分析了不同工...     

激光表面淬火对铬钼铸铁组织和硬度的影响

采用TH-3DC3000型激光加工系统对铬钼铸铁进行了激光表面淬火处理,研究了不同激光功率和扫描速度对铬钼铸铁显微组织、表面硬度及硬化层深度的影响。结果表明,经激光表面淬火后,铬钼铸铁的组织由硬化区、过渡区和基体3个区域组成,硬化区组织为隐晶马氏体、残留奥氏体和球状石墨,过渡区组织为隐晶马氏体、珠光体和球状石墨,基体组织为铁素体、珠光体和球状石墨。在激光表面淬火未对试件产生过热影响时,激光功率的增大和扫描速度的降低均会提升铬钼铸铁的表面硬度和硬化层深度。在5 mm×20 mm的矩形激光光斑下,确定最优的参数组合为激光功率2300 W、扫描速度0.003 m/s,采用该参数组合对铬钼铸铁进行激光淬火处理时,表面硬度为760 HV0.3,硬化层平均硬度为724 HV0.3,硬化层深度可达1.4 mm以上。     

钛合金表面激光重熔硅灰石涂层组织研究

采用激光重熔在Ti-6Al-4V钛合金表面制备硅灰石涂层.运用XRD、SEM、EDS对重熔硅灰石涂层进行测试分析.研究了激光输出功率固定时,激光扫描速度对重熔涂层组织形貌的影响.试验结果表明,激光重熔涂层主要由硅灰石(Wollastonite)和CaTiO3组成,为垂直于表面的柱状晶结构.当激光输出功率为2 kW、扫描...     

激光熔覆CoCrFeNiSix高熵合金涂层的组织与性能

为了探究激光熔覆工艺对高熵合金组织和性能的影响,使用激光熔覆技术在Q235基材表面制备不同熔覆工艺下的高熵合金涂层. 利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪等对高熵合金涂层进行显微组织形貌的观察及物相分析;利用显微硬度计、摩擦磨损试验机对涂层的硬度及耐磨性进行研究. 结果表明,宏观形貌上,扫描速度一定时,激光功率增大,涂层宽度增加,涂层表面更加平整; 激光功率一定时,扫描速度增加,熔覆层的宽度减小,相结构主要由体心立方(BCC)和面心立方(FCC)组成,扫描速度的增大或激光功率的降低,涂层中的晶粒变细小,且部分区域的胞状晶有向树枝晶生长的趋势,涂层硬度明显高于基材,最高可以达到553 HV,耐磨性要优于基体.     

Thermal fatigue characteristics of gray cast iron with non-smooth surface treated by laser alloying of Cr powder

In order to enhance thermal fatigue resistance of gray cast iron with non-smooth surface further, researches on laser alloying of Cr powder with different scanning speed were performed to change both the composition and microstructure of non-smooth unit. The results indicated that there was an optimal scanning speed (2 mm/s) which can contribute maximal Cr element in alloyed zone, and increasing laser scanning speed resulted in smaller non-smooth unit and more pores in it. The microstructure in alloyed layer was composed of pre-eutectic phases, ledeburite eutectic and chromium carbides of Cr₂₃C₆. Thermal fatigue resistance of non-smooth sample is better than that of smooth sample, and among non-smooth samples, sample treated by laser Cr alloying has superior resistance to thermal fatigue compared with laser melting treated sample, in addition, the resistance of laser alloying non-smooth samples increases with scanning speed slowing.     

TC4激光熔覆NiCrCoAlY热循环特性及组织性能

对TC4钛合金激光熔覆NiCrCoAlY涂层的热过程进行数值模拟仿真,探究工艺参数对热循环特性的影响规律,并进行激光熔覆试验验证. 结果表明,当激光扫描速度相同时,激光功率越大,冷却速度越快,两者近似呈线性关系. 当激光功率相同时,随着扫描速度的增大,冷却速度先增大后减小,出现拐点,随着激光功率的增加,冷却速度拐点对应的扫描速度减小. 不同冷却速度得到的涂层组织和性能不同,冷却速度增加将细化晶粒提高涂层硬度,但过大将导致涂层产生缺陷. 最佳工艺参数为激光功率600 W,扫描速度3 mm/s,适宜冷却速度为820 ℃/s.     

45钢表面激光碳合金化层的组织与性能

利用激光合金化技术在45钢表面制备了碳合金化层,借助OM、XRD和显微硬度计等研究了最佳工艺下合金化层的组织和性能,并与利用传统气体渗碳技术制备渗碳层的结果进行了对比。结果表明:影响合金化层硬度的主次顺序为激光功率>搭接率>扫描速度;随着激光功率、扫描速度、搭接率的增大,合金化层的硬度均呈先增后减的趋势;当激光功率为1.5 kW、扫描速度为500 mm/min、搭接率为40%时,合金化层硬度最高,其厚度为600 μm,组织由针状马氏体、碳化物(M₇C₃、Fe₃C)以及少量残留奥氏体组成,平均硬度约为617 HV0.3,热影响区厚度为400 μm,组织为马氏体以及残留奥氏体,平均硬度约为432 HV0.3,基体组织由铁素体和珠光体组成,硬度约为201 HV0.3;与传统气体渗碳工艺相比,激光碳合金化具有组织细小、高效、绿色环保等优势,是未来一个重要的发展方向。