45钢激光硼合金化工艺优化及性能研究

为提高45钢表面硬度,采用CO2激光器在45钢表面进行激光硼合金化处理,通过正交试验方法优化激光硼合金化工艺,研究合金层的组织和性能。结果表明:45钢激光硼合金化的最佳工艺参数为激光功率4 k W,扫描速度8 mm/s,KBF4的质量分数3%;经该工艺处理后的合金化层分为合金层、过渡区;合金层厚度约为860μm,组织为Fe2B及少量α-Fe,表层组织形态呈胞状,次表层呈树枝状,平均硬度为1 350HV0.1;过渡区厚度约为100μm,硬度从1 350HV0.1到230HV0.1呈梯度分布。     

灰铸铁激光表面合金化的试验研究

对灰铸铁进行了Cr、Cr-Mo及Cr-Ni激光表面合金化探索性试验研究。试验测定了合金化层的合金浓度、硬度及显微组织。在不同磨损条件下,考验了激光合金化处理灰铸铁的耐磨性。     

铜表面激光合金化和激光熔覆制备Ni/NiCrBSi梯度涂层

利用激光表面合金化和宽带激光熔覆工艺在铜基体表面制备出由Cu-Ni合金化层和NiCrBSi熔覆层组成的梯度涂层。用X射线衍射仪、扫描电镜、能谱仪及显微硬度计,系统分析合金化层与熔覆层的物相构成、显微组织及硬度。结果表明:合金化层与铜基体之间的界面呈"锯齿状",在合金化层近基材底部是一种不规则的层状结构;在合金化层中,Ni、Cu元素发生充分互溶,使合金化层的热导率降低至Cu基体的1/9,有效提升铜表面NiCrBSi熔覆层的成形能力;同时,NiCrBSi熔覆层组织致密,其强化相由γ-Ni、Cr B、M_(23)C_6及Ni_3Si构成,显微硬度明显提高,平均值达到400HV,是铜基体硬度的5倍。从铜基体到NiCrBSi熔覆层,显微硬度呈梯度增加,涂层具有里韧外硬的特征。     

选区激光熔化TiC/AlMgScZr复合材料的成形工艺研究

为了获得组织均匀且高致密的TiC/AlMgScZr复合材料,用低能球磨技术将50 nmTiC增强颗粒和15～53μm铝合金粉末进行预分散处理,基于选区激光熔化（SLM）技术,研究激光能量密度、功率和扫描速率对复合材料致密度的影响。结果表明：在层厚为30μm、扫描间距为0.12 mm、激光功率为280 W、扫描速率为800 mm/s的工艺条件下,可获得成形质量最佳的复合材料,其致密度为99.49%。显微组织表征发现,沉积态复合材料中存在少量的Al3(Sc、Zr)相,无界面反应产物和其他杂质。复合材料平均晶粒尺寸为720 nm,TiC颗粒使热影响区的晶粒明显细化,呈均匀的等轴状。     

渗硼层激光共晶化工艺参数验证及机理探讨

采用固体渗硼＋激光表面处理的复合热处理工艺，使表层得到共晶型硼化物以期降低渗硼层脆性，提高其耐磨性。利用三维热传导偏数分方程验证了工艺参数的合理性，结合Fe-C-B三元相图并借助扫描电镜和光镜对试样表层，显微组织进行观察，探讨了硼共晶产生的机理以及渗硼层在激光作用下的行为。     

30CrMnSi钢激光焊接工艺研究

为减小薄板30CrMnSi钢的焊接变形,提高焊接效率,采用CO2激光对其进行了激光焊接工艺研究。采用激光显微镜、扫描电镜仪对微观组织进行了表征,采用显微硬度计、材料试验机等仪器对性能进行了测试。研究发现,激光焊接后的焊接接头分为焊缝区、热影响区、母材以及焊缝与热影响交界区和热影响与母材交界区5个部分。焊缝与热影响交界区显微硬度最高,母材显微硬度最低。焊接速度越快,焊缝的显微硬度越高,焊缝越窄。焊接速度越快焊接变形越小,激光功率4 kW、焊接速度8 m/min条件下,100 mm长度范围内的变形0.1 mm.激光焊接接头的抗拉强度高于母材110~170 MPa,母材为韧性断裂,断口呈典型的韧窝形态,热影响区发生脆性断裂,断口呈准解理断裂,随着焊接功率和速度的提高,热影响区的拉伸强度有降低的趋势。     

镍铬合金激光熔覆层的制备及其表征研究

采用激光熔覆的方法,在45钢表面添加镍包铬复合粉末制得镍铬合金激光熔覆层。结果表明,镍铬合金激光熔覆层主要由Ni、Cr、Fe、C等元素组成,其显微组织是定向凝固的柱状枝晶组织。镍铬合金激光熔覆层熔覆区的平均显微硬度为441.4HV,约为基体45钢显微硬度的1.6倍,熔覆层的磨损量为基体45钢的60%,因此镍铬合金激光熔覆层具有较好的耐磨性能。     

TC4钛合金激光-MIG复合焊接研究

通过激光-MIG复合热源焊接参数优化,获得15 mm厚钛合金对接焊接接头,利用金相分析、拉伸试验和显微硬度对焊接接头的显微组织和力学性能进行研究。结果表明:坡口角度60°,钝边5 mm焊接过程最稳定,打底层焊缝熔深和熔宽随激光功率和焊接电流的增加而增加,随焊接速度的增加而减小;采用摆动焊接进行填充和盖面,焊接过程熔滴过渡稳定,无焊接缺陷,焊缝由单一的α'马氏体组成,热影响区显微组织为初生α相和α'马氏体;接头抗拉强度高于母材,断后伸长率为11.5%,略低于母材,拉伸试样断裂在母材处。焊缝区显微硬度最高,热影响区居中,母材最低。     

激光熔敷合金层组织及腐蚀磨损特性研究

利用ＣＯ＿２连续激光器在４５钢表面进行了激光熔敷镍基合金、镍基Ｃｒ＿２Ｏ＿３合金和镍基ＷＣ合金，以２Ｃｒ１３不锈钢为对比材料，系统地研究了激光熔敷层在不同冲击速度和腐蚀介质浓度下的腐蚀磨损特性，并根据组织分析、显微硬度测试及腐蚀磨损后的表面形貌观察，探讨了激光熔敷层的腐蚀磨损过程。结果表明：激光熔敷层的腐蚀磨损性能均比２Ｃｒ１３不锈钢好。     

AZ31B表面合金化接头显微组织及耐蚀性的研究

采用AZ31B镁合金真空扩散连接工艺,在AZ31B表面形成合金化扩散溶解结构。借助OM、SEM、EDS及XRD等方法分析不同工艺条件下结合界面扩散溶解层的微观组织及组成成分,利用PS-168a型电化学腐蚀测试系统对表面合金化扩散溶解层进行了耐蚀性测试。结果表明:恒温条件下,随保温时间的延长,在AZ31B表面形成宽度不等、与基材呈"锯齿"状咬合的扩散溶解层;扩散溶解层由过渡层和共晶区组成,自腐蚀电流比AZ31B镁合金基体提高约77%。     

消失模法铸渗表面合金层组织研究

利用消失模铸造法制备了表面耐磨合金材料,并研究了其组织与性能.结果表明铸渗合金层由表向内,碳化物类型由M7C3型向M3C型转变,硬度逐渐降低,碳化物含量逐渐减少;热处理后,碳化物含量和材料硬度增加,但铸渗层由外向里碳化物含量与硬度逐渐降低及碳化物由M7C3型向M3C型转变这一趋势不变.     

激光表面工程技术及应用

介绍了作为最新材料科学领域之一的激光表面工程技术的工艺方法，分析了激光表面工程技术比其他传统表面处理技术的优势以及在齿轮表面强化工艺中的应用情况，并例举了应用实例。     

激光表面堆焊技术的应用及展望

激光堆焊可以获得高性能(如耐磨性、耐腐蚀性能、抗氧化性能、热障性能等)的合金堆焊层,而且具有激光堆焊层与基体的结合为冶金结合,组织极细,覆层成分及稀释率可控,覆层厚度大,热变形小,易实现选区堆焊,工艺过程易实现自动化等特点。因此激光堆焊技术在材料的表面处理方面倍受关注,并在工业易损件修复、双金属零件的制造等方面应用上已经取得了一定的成果。详细介绍了激光堆焊的基本特点及其工业应用,并就该技术应用过程中存在的问题、堆焊质量控制方法及今后的发展趋势进行了分析与预测,为该技术的研究开发以及工业推广应用提供参考。     

渗硼层激光共晶化工艺参数验证及机理探讨

采用固体渗硼 +激光表面处理的复合热处理工艺 ,使表层得到共晶型硼化物以期降低渗硼层脆性 ,提高其耐磨性。利用三维热传导偏微分方程验证了工艺参数的合理性。结合Fe -C -B三元相图并借助扫描电镜和光镜对试样表层、显微组织进行观察 ,探讨了硼共晶产生的机理以及渗硼层在激光作用下的行为     

Ti- 6Al- 4V表面双层辉光离子渗Cr研究

利用双层辉光离子渗金属技术,在Ti-6Al-4V的表面渗入Cr元素,形成Ti-Cr阻燃合金层。系统地研究了温度、保温时间、源极电压、工件电压、极间距等工艺参数对渗层显微组织、成分及厚度的影响,得出了合理的工艺参数。870℃渗Cr 2 h,渗层厚度可达到60μm以上。阻燃合金层的成分呈梯度分布,显微组织为基体组织加少量弥散分布的Cr2Ti金属间化合物。初步阻燃试验证明,渗Cr合金层起到了预期的阻燃效果。     

激光熔凝表面强化技术及其数值模拟研究进展

综述了激光熔凝表面强化技术机理及工艺参数影响的研究现状,结合实际分析目前该技术存在的技术瓶颈,并探究了其数值模拟方面的研究进展。认为研制高效的激光表面处理涂层和采用数值模拟的方式进行激光表面处理技术的机理研究是该领域的主要发展方向。另外,笔者认为可采用多种表面硬化处理方式共同作用,使材料在多种因素交互作用下发挥最大的硬化潜能,如在激光熔凝表面处理后加渗氮等表面化学处理方法。     

电子束合金化处理对铝硅合金组织性能的影响

采用电子束表面合金化技术对ZL109铝硅合金进行表面强化处理,并进行合金化层的硬度测试、组织特征和相结构分析以及耐磨性试验。研究结果表明,铝硅合金经电子束表面合金化处理后,组织高度细化,并形成具有网状骨骼的亚共晶组织,同时生成许多金属间化合物等强化相而使材料表面硬度大幅度提高,耐磨性能优于高镍铸铁。     

模塑成型W-Cu合金药型罩的研究

研究了用聚乙烯-蜡基粘结剂模型成型W-Cu合金药型罩的工艺方法,并用光学显微镜和扫描电镜观察了合金的组织形态,测定了罩体的力学性能和密度分布。通过用W-Cu合金热等静压棒料、熔渗法和模塑成型法三种不同工艺制备的W-Cu合金静破甲试验结果表明,药型罩罩体的密度均匀性及其钨颗粒大小是影响破甲深度的重要因素。