激光熔覆自润滑复合涂层研究进展及发展趋势

结合激光熔覆自润滑涂层实例,从材料设计、制备工艺、性能优化等方面综述了激光熔覆自润滑涂层的研究现状、存在的问题及发展方向。总结了常用固体润滑材料的摩擦学性能特点,并就如何选择自润滑材料、包覆技术和宽温域润滑的研究进展进行了简要阐述。讨论了激光熔覆制备自润滑复合涂层中软质润滑相和硬质耐磨相之间的关系,以及熔覆材料成分对涂层摩擦学性能的影响。简要分析了裂纹成因及控制涂层质量的常用手段,重点探讨了激光工艺参数对涂层中润滑相体积分数和分布状态的影响,并总结了激光熔覆自润滑涂层在工程中的应用,以期为激光熔覆技术的发展提供参考。目前激光熔覆自润滑涂层的应用已初具规模,但在润滑剂的失效与防护、新材料的研究与应用、制备工艺的优化以及针对特殊环境下的摩擦磨损实验研究等方面仍存在较大发展空间。     

激光熔覆制备高硬耐磨涂层的研究综述

高硬耐磨涂层指与基体间呈冶金结合,具有很强的局部抵抗压入能力及抵抗机械磨损能力的薄层。激光熔覆技术是一种新型、绿色、高效的表面处理技术,具有冷却速度快、稀释率小、热变形小、厚度可控等优点,在交通、矿山、石化、冶金等高端制造装备领域具有广阔的应用前景。从粉末设计、激光熔覆工艺、统计计算与仿真模拟、激光熔覆辅助技术等4个方面,综述了激光熔覆技术制备高硬耐磨涂层的研究进展。在粉末设计方面,以涂层优化结果为导向,综述了第二相强化型、细晶强化型、组织结构优化型及其他类型设计在制备高硬耐磨涂层方面的研究。在激光熔覆工艺方面,介绍了熔覆过程中工艺参数对涂层性能及质量的影响及作用机理,并提出了合理的优化建议。在统计计算和仿真模拟方面,概述了统计计算与仿真模拟在涂层制备、熔覆工艺优化、涂层组织性能优化及熔覆理论研究中的作用。在激光熔覆辅助技术方面,概述了声场、电场、磁场、热场、机械场及光谱检测等辅助技术,并介绍了辅助技术对调控涂层微观组织及性能的影响和作用机制。最后对激光熔覆制备高硬耐磨涂层及相关技术的研究进行了展望。     

激光熔覆制备WC增强镍基合金涂层研究进展

碳化钨（WC）镍基合金涂层具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损、高硬度等优异性能,利用激光熔覆技术制备WC镍基合金涂层优势明显,已成为国内外研究的热点。通过对激光熔覆制备WC增强镍基合金涂层的研究进展进行综述,首先介绍了WC增强镍基合金涂层的特性及其激光熔覆制备方法,其次介绍了几种常用的熔覆层性能改善措施和后处理技术,最后对WC增强镍基合金涂层激光熔覆制备技术存在的问题及发展趋势进行了展望。     

钛合金表面激光熔覆研究进展

对钛合金表面激光熔覆研究现状进行综述,对钛合金表面涂层进行分类。介绍了钛合金表面激光熔覆改性技术的熔覆材料、工艺和应用。阐述了各类钛合金涂层的实际性能以及对钛合金表面改性涂层性能所做的研究。最后提出了钛合金表面激光熔覆工艺未来的研究趋势。     

关于激光熔覆表面涂层高硬度工件的工艺操作改进研究

激光高硬度涂层制备技术在唐钢不锈钢厂区工件修复中广泛应用,在试验攻关阶段,如何使用激光熔覆技术实现高硬度、无裂纹的涂层,成为攻关难点.通过对激光粉末成分和涂层硬度的分析,调整激光粉末成分和工艺参数,降低了高硬度涂层对预热保温的要求,并通过激光熔覆技术实现了对工件内孔修复的尺寸和性能要求.     

激光熔覆高熵合金涂层的耐腐蚀性能研究进展

利用激光熔覆技术制备的高熵合金涂层已成为一种新兴的绿色清洁耐腐蚀涂层.为了最大程度发挥高熵合金涂层的耐腐蚀防护性能,需要探究激光熔覆高熵合金涂层耐腐蚀性能的影响因素及影响机理.首先阐述了高熵合金理论以及利用激光熔覆技术制备高熵合金涂层的优势,总结了高熵合金激光熔覆涂层优异耐腐蚀特性及耐腐蚀强化机理.重点综述了高熵合金元素组成、激光熔覆工艺参数、涂层后处理工艺以及服役温度4个因素,对高熵合金激光熔覆涂层耐腐蚀性能的影响规律与影响机理.高熵合金中适当添加Ni、Al、Ti等元素,在一定程度上可以提高涂层的耐腐蚀性,但是随着元素含量的进一步增加,由于高熵合金涂层的物相组成改变、晶格畸变严重、元素偏析加剧,可能导致涂层的耐腐蚀性能降低.适宜的激光加工参数可以使涂层具有较好的耐腐蚀性,原因在于涂层的缺陷较少、组织细密均匀.退火、激光重熔、超声冲击处理等涂层后处理工艺,通过改变高熵合金涂层的物相组成以及微观组织特征,来提高其耐腐蚀性.激光熔覆高熵合金涂层的服役环境温度越高,则腐蚀速率越快.最后,对激光熔覆高熵合金涂层的耐腐蚀性能强化方法进行了总结与展望.     

钛合金表面激光熔覆制备羟基磷灰石生物陶瓷涂层的研究现状

利用激光熔覆技术在医用钛金属表面制备生物活性陶瓷羟基磷灰石(HAP)涂层,是近年来世界各国生物医用植入材料及相关领域的研究热点之一。首先简要概括了HAP生物陶瓷涂层材料的特点与意义,介绍了医用钛金属材料与生物陶瓷材料的历史发展与特点,指出了已有技术制备的生物陶瓷涂层在制备与应用中存在的优缺点,介绍了激光熔覆制备生物陶瓷涂层的特点与优点。综述了国内外钛及钛合金表面激光熔覆制备HAP生物陶瓷涂层、激光快速成形生物陶瓷涂层及相关材料的研究特点、现状与进展。重点介绍了激光熔覆不同成分原材料、添加稀土成分与不同波长激光制备生物陶瓷涂层的机理,及激光熔覆制备生物陶瓷涂层的特点与优缺点。激光熔覆制备生物陶瓷涂层及相关材料是一个多学科交叉的研究领域,通过对钛合金的激光表面改性,激光熔覆制备生物陶瓷涂层在理论研究与临床应用上具有广阔的前景。最后对激光熔覆工艺制备合成HAP生物陶瓷涂层未来的研究方向进行了讨论与展望。     

机夹刀片工作面激光熔覆工艺制定

对机夹刀片工作面进行激光熔覆,以改善其表面硬度、耐磨擦和耐腐蚀等性能。从熔覆材料的选择、熔覆粉末添加方式的制定及熔覆层质量控制3个主要方面制定机夹刀片工作面激光熔覆工艺,为采用激光熔覆技术制备刀片涂层工艺提供参考。     

超高速激光熔覆技术研究现状及发展趋势

超高速激光熔覆技术作为一项新兴表面技术,具有熔覆效率高、粉末利用率高、涂层与基体间冶金结合、涂层稀释率低、基体热影响区小、表面粗糙度小、可轻易制备薄涂层,且整个过程绿色无污染等优点,成为替代电镀硬铬最具潜力的表面技术手段之一。系统概述超高速激光熔覆技术当前技术水平、研究进展及应用现状,对于其大规模推广具有重要意义。首先介绍超高速激光熔覆的技术特点及优势。其次,重点从超高速激光熔覆关键工艺参数、涂层组织结构及性能、熔覆材料、 工艺过程数值模拟四个方面对超高速激光熔覆技术的国内外研究现状进行综述。随后,总结超高速激光熔覆技术在工业领域的应用现状。最后,对超高速激光熔覆技术的未来发展方向及趋势进行展望。主要总结超高速激光熔覆各工艺参数及熔覆层组织结构、性能之间的构效关系,为超高速激光熔覆技术的广泛应用提供借鉴和指导。     

激光熔覆制备高熵合金涂层的研究进展

激光熔覆技术具有高的冷却速度、低的稀释率、涂层与基体冶金结合等优点,采用激光熔覆技术制备耐磨性和耐腐蚀好的高熵合金涂层是近几年高熵合金领域的研究热点之一。首先概括了激光熔覆技术制备的高熵合金体系及组织结构特征,大多高熵合金涂层以固溶相为主,少数合金涂层形成了非晶相,与熔炼制备高熵合金块体材料相比,涂层组织具有均匀、细小致密等特点。然后介绍了涂层的性能特征,涂层具有较高的硬度、良好的耐磨性,同时指明高耐磨性涂层不仅具有高的硬度,同时还需要具有一定的塑韧性。涂层合金中大多包含有Al、Cr、Si和Co等形成稳定氧化膜的元素,呈现优异的抗腐蚀性能。随后重点概述了合金元素（Al、Mo、V、Ti、B、Ni、Nb和Cu等）、熔覆工艺参数（激光功率、扫描速度和预制层粉末厚度）和热处理工艺对涂层组织结构和性能的影响规律。其中,熔覆工艺参数对涂层组织结构和性能的影响研究相对较少,将是未来研究的重点内容之一。最后对激光熔覆技术制备高熵合金涂层存在的问题和未来的研究方向做了展望。     

TIG Cladding + Laser Remelting of ZrAlNiCu Amorphous Coating

为了解决传统激光熔覆非晶方法的不足,进行了TIG熔覆+激光重熔制备非晶涂层的尝试。在对Zr65Ni10Al7.5Cu17.5粉末进行TIG熔覆之后,又对熔覆层进行了激光重熔。TIG熔覆有利于与基材良好的结合、减少裂纹和气孔、有利于熔覆层成分的均匀化,激光重熔又可以提供极快的冷却速度并利于非晶的形成。随后对该涂层进行了微观组织、能谱、相组成、腐蚀性能及显微硬度的分析。整个涂层成分均匀,冶金结合良好,微观组织由晶体与非晶体组成,其中TIG熔覆+激光重熔涂层非晶体所占体积分数高于相同工艺下的传统激光熔覆层;该涂层显微硬度HV较传统激光熔覆层高1330 MPa;腐蚀电位较传统激光熔覆层高0.07 V,腐蚀电流更是降低了10倍以上。     

TIG熔覆+激光重熔法制备ZrAlNiCu非晶涂层（英文）

为了解决传统激光熔覆非晶方法的不足,进行了TIG熔覆+激光重熔制备非晶涂层的尝试。在对Zr65Ni10Al7.5Cu17.5粉末进行TIG熔覆之后,又对熔覆层进行了激光重熔。TIG熔覆有利于与基材良好的结合、减少裂纹和气孔、有利于熔覆层成分的均匀化,激光重熔又可以提供极快的冷却速度并利于非晶的形成。随后对该涂层进行了微观组织、能谱、相组成、腐蚀性能及显微硬度的分析。整个涂层成分均匀,冶金结合良好,微观组织由晶体与非晶体组成,其中TIG熔覆+激光重熔涂层非晶体所占体积分数高于相同工艺下的传统激光熔覆层;该涂层显微硬度HV较传统激光熔覆层高1330 MPa;腐蚀电位较传统激光熔覆层高0.07 V,腐蚀电流更是降低了10倍以上。     

钛合金表面激光熔覆陶瓷涂层的研究进展

针对钛合金在实际应用过程中存在硬度低、耐磨性差、高温易氧化以及生物活性低等问题,国内外学者利用陶瓷材料较高的硬度、优异的耐磨性和高温抗氧化性能的特点,以及激光熔覆技术可以实现涂层与基材的冶金结合,较高的冷却速率使涂层内部晶粒得到细化的优势,开展了钛合金表面激光熔覆陶瓷涂层的广泛研究。首先简要概括了钛合金表面激光熔覆陶瓷材料的特点,介绍了在激光熔覆过程中常见的陶瓷材料以及所具备的特殊性能。从陶瓷涂层制备方式和陶瓷材料体现的功能两个方面,综述了国内外的研究特点、现状和进展。对比分析了激光制备纯陶瓷涂层、激光制备陶瓷与金属合金复合涂层、激光原位合成陶瓷复合涂层、激光制备陶瓷梯度涂层的优缺点。介绍了在钛合金表面激光熔覆耐磨涂层、高温抗氧化涂层、耐蚀涂层和生物涂层的进展,分析了陶瓷材料在提高相关性能时所发挥的作用。最后针对钛合金表面激光熔覆陶瓷材料存在的问题,对钛合金表面激光熔覆陶瓷涂层未来的发展趋势进行了讨论与展望。     

表面改质及强化技术

20095265激光熔覆制备Fe基非晶化涂层的研究进展／张培磊…／／焊接．-2009（5）：19-23 从Fe基激光非晶化的材料设计和制备工艺两个方面对激光熔覆制备Fe基非晶层的影响进行了分析和阐述。由于激光熔覆制备非晶涂层的工艺条件与传统的大块非晶制备方法有着很大的不同,所以由此带来了材料设计上的不同思路。     

表面改质及强化技术

20095265激光熔覆制备Fe基非晶化涂层的研究进展／张培磊…／／焊接．-2009（5）：19-23 从Fe基激光非晶化的材料设计和制备工艺两个方面对激光熔覆制备Fe基非晶层的影响进行了分析和阐述。由于激光熔覆制备非晶涂层的工艺条件与传统的大块非晶制备方法有着很大的不同,所以由此带来了材料设计上的不同思路。     

激光熔覆制备高熵合金涂层研究进展

激光熔覆具有加热和冷却速度快、稀释度低(<5％)、热影响区小以及可以对表面性质进行精准调整等优点,是当今工业应用较为广泛的表面改性技术之一.利用激光熔覆技术制备高熵合金涂层,既能保证涂层具有简单的相结构和优异的性能,又可使涂层与基体之间获得良好的冶金结合.主要对激光熔覆制备高熵合金涂层的设计准则、性能及提高机理、凝固行为以及数值模拟的研究进行阐述.首先从设计理论方面对高熵合金进行概念阐述,由熵和吉布斯自由能可知,通过增加主元(至少5个)和位形熵来设计元素组成,通过吉布斯自由能控制相的稳定性.其次,对涂层的性能提高机理分类总结,其中高熵合金的四大效应与激光熔覆快冷快热的特点相结合是涂层性能提高的主要原因.此外,还阐述了激光熔覆过程中熔池的凝固行为,包括凝固过程中的晶粒生长方式和液相分离现象,以及其他因素引起的凝固行为变化.之后,对粉末流动特性、熔池温度场和熔覆层性能的数值模拟以及这些模型的缺陷进行综述与分析.最后,总结与展望激光熔覆制备高熵合金涂层研究的发展前景与应用方向.     

后热处理对激光熔覆涂层应用的研究进展

高温热处理是一种缓解激光熔覆涂层残余应力和检测涂层高温稳定性的有效手段。本文从热处理的加热温度、保温时间和冷却速度角度出发,综述了热处理工艺对激光熔覆涂层的研究进展。分析了热处理对激光熔覆涂层物相和组织结构、力学性能以及摩擦学性能的影响机理,讨论了热处理过程中熔覆涂层的相组织演变以及涂层力学性能、摩擦学性能的变化规律。     

基于激光熔覆不锈钢涂层技术的工艺及腐蚀性研究

通过激光熔覆技术在Q235钢表面激光熔覆316L不锈钢涂层,研究了激光熔覆工艺参数对单道熔覆层几何尺寸及外观形貌的影响。对多道熔覆层的微观组织以及耐蚀性进行了分析。结果表明:激光电流对增大熔覆层高度、宽度和深度具有积极影响,而扫描速度是熔覆层成型尺寸的消极因素。通过耐蚀性实验得出不锈钢涂层的耐腐蚀性能高于基体的耐腐蚀性能。     

CeO_2粉体对激光熔覆Ni基合金层抗高温热震性能的影响

为了研究激光熔覆中添加纳米CeO2粉体对涂层抗高温热震性能的影响,采用压片预置式激光熔覆工艺,添加适量纳米CeO2粉体,利用NiCoCrAlY合金粉末在GH4037合金表面激光熔覆制备了Ni基合金涂层,对熔覆层进行了1070℃高温抗热震性能试验。结果表明,添加适量纳米CeO2粉体的Ni基合金激光熔覆涂层经1070℃10次高温热震循环后,其表面氧化膜由大面积的扩展剥落转变为小的单元剥落;经100次热震循环后,其涂层内氧化得到有效抑制,横切面上裂纹数量及尺寸均小于未加纳米粉体的涂层,且均未出现内部裂纹,其抗高温热震性能得到显著提高。     

钛合金表面激光熔覆固体自润滑涂层

综述了激光熔覆技术在钛合金表面制备固体自润滑涂层的研究现状。采用激光熔覆技术可以在钛合金表面制备出具有优异减摩性能的固体自润滑涂层,其减摩效果与所选用的激光器、熔覆材料的成分配比、添加剂的添加方式等有密切关系。最后指出了今后该技术的发展方向:1开发高水平的激光熔覆设备;2开发新型熔覆材料体系,使其能应用于不同的环境和很宽的温度范围中;3开发多层涂层、智能涂层(如自修复功能)和梯度涂层;4对激光表面熔覆处理过程进行数值模拟,实现激光熔覆过程的定量控制。