熔覆电流对Inconel 625涂层组织与性能的影响

为了提高合金钢表面熔覆镍基合金涂层的质量,研究工艺参数对镍基合金涂层性能的影响,采用等离子熔覆技术制备Inconel 625涂层,利用金相显微镜、XRD观察并测试涂层的显微组织形貌与物相组成,采用电化学方法、显微硬度测试以及摩擦磨损试验研究了熔覆电流对涂层耐蚀性能和耐磨性能的影响规律。结果表明：熔覆电流改变了Inconel 625涂层的组织形貌和γ-Ni相不同晶面的择优倾向,当熔覆电流为80 A时获得组织细小、结构致密、(111)晶面择优生长的镍基合金涂层;与熔覆电流分别为60,70,90 A条件下制备的涂层相比,该涂层的腐蚀倾向最小,腐蚀速率最低,钝化区间最大,耐蚀性能优异;Inconel 625涂层的显微硬度值显著大于基体,当熔覆电流为80 A时涂层的显微硬度值最大,约为基体的1.89倍,耐磨性能最佳。     

稀土Y对激光熔覆Inconel 625合金抗高温氧化和热腐蚀性能影响

目的 分析稀土Y添加对激光熔覆Inconel 625组织和性能的影响规律,为严苛服役环境条件下的改性Inconel 625合金设计和制备提供借鉴。方法 采用真空气雾化工艺,制备含有0.1%(质量分数)Y的IN625-Y粉末,并使用激光熔覆工艺分别制备了IN625和IN625-Y的熔覆试样。对比研究二者在组织和力学性能上的差异,分析稀土Y添加对激光熔覆IN625试样表面氧化膜组成、抗高温氧化、模拟烟气及熔盐热腐蚀性能变化趋势的影响。结果 IN625合金和IN625-Y试样的显微组织主要由灰色富含Ni和Cr的γ-Ni基体相和枝晶组成,而IN625-Y试样晶粒组织更为细小,且有少量Laves相析出。IN625-Y和IN625试样的显微硬度分别为(268.8±3.1)HV0.3和(265.2±3.2)HV0.3,屈服强度、抗拉强度和延伸率分别从(430.1±20.8)、(753.2±19.1)MPa和(37.6±3.4)%,提升到(433.8±21.8)、(774.8±10.4)MPa和(39.2±1.1)%。激光熔覆IN625-Y试样的高温氧化增重和气氛熔盐条件下的热腐蚀增重速率均小于未添加稀土Y的IN625试样。结论 基于稀土Y添加对IN625熔覆组织的晶粒细化和洁净化作用,添加稀土Y能整体提升IN625试样的力学性能。激光熔覆IN625-Y试样表面能形成致密且稳定的Cr2O3氧化膜,具有更强的抗高温氧化性能,能更好地抵御SO2气体及NaCl/Na2SO4熔盐的热腐蚀。     

激光熔覆工艺参数对熔覆层质量的影响

为了在工件表面获得最佳的熔覆层,以40CrNi2MoA钢为基材、Ni35和Ni25为粉末,采用不同工艺参数进行了激光熔覆,检测了熔覆层的组织结构,分析了其随熔覆工艺参数变化的规律,确定了最佳工艺条件。结果表明:采用最佳熔覆工艺修复工件可得到组织致密、无裂纹、无气孔的熔覆层;熔覆层与基体呈优良的冶金结合。     

激光熔覆镍基合金与铝反应合成Ni-Al金属间化合物覆层的研究

以镍基合金和铝为原料,利用激光熔覆技术在低碳钢表面反应合成Ni-Al金属间化合物覆层。采用SEM,EDX,TEM和XRD等表征手段对试样的组织和相结构进行分析。结果表明:激光熔覆镍基合金与铝反应合金覆层由β-Ni Al和γ′-Ni3Al两相构成,两相中均固溶有一定量Fe,Si元素。β-Ni Al相含量较多,为细小、均匀、交错分布的树枝晶,Ni,Al间的反应放热使树枝晶呈现等轴化趋势;γ′-Ni3Al相含量较少,呈连续网状分布于β-Ni Al树枝晶周围,这种结构有利于降低覆层脆性。在1.5kW功率下,激光熔覆镍基合金及铝反应合成的β-Ni Al和γ′-Ni3Al两相合金覆层致密,有少量气孔但无裂纹现象,覆层与基体实现完全冶金结合。     

熔覆技术的发展与展望

熔覆技术具有诸多优点,已经大量应用于工业生产中.近年来,在传统熔覆技术基础上发展而来的复合熔覆技术,可以显著提高涂层的综合性能,给表面强化技术注入了新的动力.本文在概述了激光熔覆、等离子熔覆和感应熔覆等传统熔覆技术的基础上,对近年来国内外不同热源间的复合熔覆技术、辅助技术复合熔覆技术及其应用现状进行了综述,总结了现有技...     

激光熔覆与等离子熔覆的镍基合金熔覆层组织和性能对比

在低碳钢等廉价金属表面熔覆一层高强高韧或高耐蚀性的熔覆层可极大提高材料的使用性能及利用率,但是不同熔覆方法对熔覆层组织和性能可能会造成不同影响。利用激光熔覆和等离子熔覆技术分别在Q345基材表面熔覆镍基合金粉末,获得具有一定厚度的熔覆层。通过对2种熔覆方法获得的熔覆层进行微观组织、冲击韧性以及耐磨损性能对比分析可知,激光熔覆镍基合金的熔覆层组织细密,冲击吸收功略低于等离子熔覆试样,但稳定性优于等离子熔覆层,耐磨损性能及表面硬度明显优于等离子熔覆层。     

激光熔覆技术研究进展

首先从激光熔覆用设备与材料、熔覆层的性能以及工业应用等方面,综述了国内外激光熔覆技术的研究动态与进展.其中,着重介绍了激光熔覆层的性能,如耐磨、耐蚀、耐高温等.随后指出了激光熔覆技术目前存在的一些技术难题,如熔覆层的开裂与剥落、工件的变形、不完整的熔覆层材料体系以及轻金属的熔覆质量等问题.最后展望了激光熔覆技术的发展前景,并针对目前该技术存在的问题指明了今后的发展方向.     

激光熔覆层裂纹研究进展

为了揭示激光熔覆过程中裂纹的成因并采取有效措施对其防止,以其为获得性能优异的激光熔覆层提供依据。对国内外关于激光熔覆层裂纹研究现状进行了概括总结,提出了裂纹产生的原因及防止办法:合理地选择激光工艺参数及合理设计熔覆材料的成分和组织。     

激光熔覆玻璃涂层

本文研究在Ａ３钢基材上激光熔覆玻璃涂层的可行性，激光熔覆玻璃涂层的过程是玻璃熔体在基材表面上湿润、铺展，然后冷凝的过程。玻璃熔体在基材表面上铺展，不仅与它们之间的浸润有关，而且与玻璃熔体的流动性有关。玻璃熔体的流动性在熔覆过程中随时间变化；激光处理参数的不同会改变熔体的随时间变化过程。合理选择激光参数能熔覆形成均匀的、光滑的、粘附的、无裂纹的玻璃涂层。在激光熔覆过程中，会在玻璃熔体中出现结晶现象，     

粉末利用次数对发动机用Inconel718合金激光熔覆修复性能的影响

对激光熔覆Inconel718合金进行粉末进行回收利用,并以该粉末作为熔融修复原料制备激光熔覆涂层,测试试样组织各项力学特性参数。研究结果表明:经过回收利用处理后,各粉末颗粒尺寸差异较大,形成了许多细小的颗粒并且外形也不太规则。提高利用次数后,获得了粒径更大的粉末颗粒,由56提高至79μm。经过筛分处理获得的杂质粉末颗粒微观组织基本都属于球形结构,其表面也较粗糙。随着粉末利用次数的增加,损失率表现出单调减小变化。在熔覆层中形成了由枝晶与等轴晶共同构成的组织相,枝晶发生了外延生长。经过更多次利用处理后,熔覆试样组织内形成了更粗大的晶粒,降低了组织分布均匀性和弯曲强度。     

Inconel625合金堆焊层在海水中的腐蚀行为

本文采用失重法,电化学极化以及交流阻抗法研究Inconel625合金堆焊层在10℃海水中的腐蚀行为。结果表明,Inconel625合金堆焊层在海水中初期腐蚀速率较高,随后降低到0.0004mm/a。Inconel625合金堆焊层表面没有观察到点蚀孔,表面不存在钝化膜。合金堆焊层在海水中为均匀腐蚀,海水中浸泡90天耐腐蚀性能稳定。     

10Cr5NiMoV钢表面激光成形修复层的组织及性能研究

以Inconel 625合金为修复材料,分析了10Cr5NiMoV钢表面激光成形层的组织特点,并考察了修复样件的抗拉强度、耐蚀和耐磨性能。结果表明,修复试样无裂纹、熔合不良等缺陷,热影响区宽度小于300μm,修复区枝晶细小,枝晶间为针状NbC和不规则形状Laves相;修复区和基体形成良好的冶金结合,拉伸试样断裂于基体,抗拉强度854MPa;修复区的硬度高于基体,低于热影响区,耐蚀性比基体提高约15倍,耐磨性提高约1.6倍。     

热丝TIG堆焊Inconel 625层组织成形研究

采用热丝钨极惰性气体保护焊,用ENiCrMo-3型焊丝在Q235B钢管内表面进行堆焊试验。利用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪对堆焊层微观组织进行观察和元素成分分析,利用显微硬度计测定试样硬度分布。结果表明,堆焊层组织主要为γ-Ni单相奥氏体,在晶界处有碳化物析出;堆焊层组织自熔合线至顶部的基本形态依次为平面晶、胞晶、树枝晶、等轴晶及顶部横向柱状晶;熔合线附近有少量魏氏体组织形成;试样硬度自基材至堆焊层方向呈递增趋势;上层组织在晶界位置贫Cr较下层严重,从金相看其晶粒受到的侵蚀作用更明显。     

激光选区熔化与轧制Inconel 625合金的微观组织与高温氧化性能研究

为了进一步揭示增材制造对金属材料的微观组织与高温氧化性能的影响规律,本文采用光学显微镜、扫描电子显微镜、能量色散谱、电子背散射衍射和X射线衍射等方法,对比研究了轧制态与激光选区熔化(Selective Laser Melting,SLM)制备的 Inconel 625合金垂直和平行于成形方向横截面(XY和XZ面)的微观结构,并探究了两种合金在900 ℃下的高温氧化性能。研究表明,SLM制备的合金与传统轧制合金的显微组织存在明显区别:轧制合金呈等轴晶,晶粒尺寸为(15±2.5) μm,具有更多的大角度晶界和较大的位错密度;SLM制备的合金呈多晶结构,主要由胞状晶与柱状晶组成,晶粒尺寸不均匀,其中胞状晶晶粒尺寸为0.2~2 μm,位错密度较小,呈现高度织构化特征;XRD结果表明,SLM并未改变合金的物相,SLM与轧制成形 Inconel 625合金由γ-Ni相组成。SLM合金的XY面和XZ面的晶粒取向存在较大差别,其中XZ面的晶粒取向为(001)。在900 ℃下,SLM合金的氧化速率更高,这种高氧化速率导致氧化膜致密性差,在SLM合金的亚表层区域形成空洞。轧制Inconel 625合金的抗氧化性能优于SLM合金,这主要归因于轧制合金具有更多的位错与孪晶。     

Inconel 625镍基高温合金激光增材制造翘曲变形行为研究

为了明晰激光增材制造翘曲变形行为,获得相关变形规律。对Inconel 625高温合金激光增材制造工艺对零件变形量的影响进行了分析,实验结果表明:扫描路径的长度决定翘曲变形量的大小;不同工艺参数对翘曲变形量的影响程度不同;激光增材制造加工过程一般会同时引起两个方向的翘曲变形;同时翘曲变形量随着激光功率的增加而增加,随着扫描速度的增加而增加,随着送粉速度的增加而减少。     

激光熔覆粉末粒径对熔覆层成形控制的影响

目的 揭示激光熔覆过程中TiC粉末粒径及工艺参数对复合材料熔覆形貌的影响规律,实现熔覆层成形控制。方法 采用响应面法中心复合设计模块分析扫描速度、激光功率、粉末粒径对复合材料熔覆形貌的影响,建立工艺参数及TiC粉末粒径与复合材料熔覆层面积、熔覆层高度、熔覆层宽度之间的数学模型,通过方差分析和模型检验验证模型的准确性。结果 激光功率对复合材料熔覆形貌的影响不显著,粉末粒径对熔覆面积影响最为显著,熔覆层面积随着扫描速度的减小和粉末粒径的增大而增大;粉末粒径对熔覆层高度影响最为显著,熔高随着粉末粒径的增大而增大,随着扫描速度的降低而减小;扫描速度对熔覆层宽度的影响最为显著,熔宽随着扫描速度的增大而下降,随着粉末粒径的增大而增大。结论 以熔覆面积最大及熔宽熔高最大为优化目标,对比预测值与实际值,熔覆层面积、熔覆层高度、熔覆层宽度的误差率分别为6.81%,3.9%,7.7%。该研究成果为提高复合材料熔覆形貌的预测与控制提供了理论依据。     

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。     

A comparative study of Inconel 625 laser cladding by wire and powder feedstock

It has been established that laser cladding technique is useful for enhancing surface performances, hence extending the life of many components in severe corrosive-wear environments. However, a comparative study of the surface performances of laser coatings made via powder and wire feeding systems has not been performed. Inconel 625 powder and wire were deposited on the AISI 304 substrate using similar processing parameters. The microstructure, together with the depth of substrate penetration and the degree of dilution of the deposited tracks, was examined using an optical microscope and a scanning electron microscope (equipped with an energy-dispersive spectrometer). The micro-hardness was measured using a Vickers hardness tester. At optimized parameters, laser tracks of Inconel 625 wire and powder had a strong metallurgical bond at the track–substrate interface and no crack and pore were deposited. Due to the higher laser beam infiltration and a larger depth of substrate penetration, higher substrate dilution was observed in the powder-fed tracks. The tracks comprise continuous ?-matrix and secondary compounds (rich in Nb and Mb). However, finer dendritic microstructure and higher number density of inter-dendritic precipitates were observed in a typical powder laser track compared with the corresponding wire laser track. The typical powder laser track demonstrated higher hardness (245 HV_0.3) compared with the corresponding wire laser track (224 HV_0.3).