铜合金表面激光熔覆Ni/WC增强Co基涂层组织研究

采用Nd:YAG激光加工系统,在Cu合金上预置粉末激光熔覆了Ni/WC增强Co基复合涂层。利用X射线衍射、扫描电镜和能谱仪等研究了激光熔覆复合涂层组织、增强体颗粒/Co基合金界面结构和WC溶解行为。结果表明,在Cu合金表面以Ni基合金打底过渡,Ni/WC增强Co基复合层、中间过渡层及铜合金基体形成良好冶金结合。随Ni/WC含量的增加,复合涂层中颗粒相明显增加。涂层中WC基本保持原有多角形态,由于Co基合金熔体的浸润,WC被合金化层包裹。当WC含量增加至40wt%,复合涂层中形成了气孔和裂纹,部分WC分解形成Co3W3C,使熔覆层应力增大而出现裂纹。     

铝合金表面添加稀土激光熔覆Ni基WC金属陶瓷涂层研究

添加适量稀土氧化物,采用自配的熔覆材料在ZL108表面激光熔覆制备了Ni基WC金属陶瓷复合涂层,对熔覆层进行了显微组织分析、显微硬度测量以及室温下的干滑动摩擦磨损试验。结果表明,铝合金上激光熔覆Ni基WC金属陶瓷增强熔覆层无裂纹,组织细小、致密,WC颗粒增强相与基体之间结合良好。室温下熔覆层的磨损主要为显微切削和粘着磨损,干摩擦磨损性能优良。     

不同含量WC颗粒增强激光熔覆截齿涂层性能研究

目的 解决截齿磨损失效问题,研究不同WC颗粒含量对42CrMo截齿激光熔覆Co基/WC复合涂层表面形貌及裂纹率、显微硬度、耐磨/耐腐蚀性能的影响机制。方法 通过在42CrMo截齿基体上制备Co基/WC复合涂层,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、显微硬度计、摩擦磨损试验仪及电化学工作站测试不同WC颗粒含量对熔覆层性能的影响。结果 Co基/WC复合涂层表面较为平整,当WC颗粒质量分数大于30%时,熔覆层表面开始出现交错裂纹;当WC质量分数为80%时,裂纹率增加35%。Co基/WC复合涂层的显微硬度皆高于42CrMo基体(378HV0.2),随着WC颗粒含量的增加,熔覆层平均显微硬度从448HV0.2提升到890HV0.2。Co基/WC复合涂层的摩擦系数、磨损量均小于42CrMo基体,WC颗粒质量分数增加到80%时,熔覆层平均摩擦系数为0.270,为基体(0.567)的50%,磨损量仅为1.0 mg,相比于42CrMo基体(18.6 mg)降低了约95%,低WC颗粒含量以黏着磨损为主,高WC含量以磨粒磨损为主。熔覆层耐腐蚀性能随WC含量的增加先增大、后减小,WC质量分数为30%时,熔覆层的耐腐蚀性能最好,具有最小的电流密度(1.465×10^–7 A/cm²),相比基体电流密度(8.031×10^–6 A/cm²)降低了98%。结论 WC颗粒含量对Co基/WC复合熔覆层的裂纹敏感性有显著影响,WC颗粒的细晶、弥散及固溶强化使熔覆层的显微硬度、耐磨/耐腐蚀性能得到明显改善。     

超高速激光熔覆镍基WC涂层的显微结构与耐磨性能

采用超高速激光熔覆技术制备了镍基WC涂层,通过SEM、EDS和XRD等对比研究了超高速与低速激光熔覆镍基WC涂层的表面形貌、组织结构与耐磨性能。结果表明,相较于低速激光熔覆,超高速激光熔覆热输入更小、冷却速率更高,制备的镍基WC涂层拥有更好的表面质量;同时,有效减小了基体元素对涂层的稀释,显著降低了WC颗粒的热损伤,使得涂层中碳化物的析出与孔隙生成得到抑制,WC陶瓷颗粒均匀分布,进而显著降低涂层残余应力,避免涂层中裂纹的产生;超高速激光熔覆镍基WC涂层耐磨性能更为优良,磨损机制为磨粒磨损。     

激光熔覆Ti基WC增强复合涂层的裂纹研究

研究了激光熔覆Ti基WC增强复合涂层的开裂行为。结果表明:涂层裂纹主要有熔覆层内的弥散穿晶裂纹,源于激光熔覆层边缘的粗大沿晶裂纹,WC颗粒上的扩展裂纹。开裂是由于熔覆层与金属基体两种材料之间极高的温度梯度,以及它们的熔点、热膨胀系数、弹性模量及导热系数等物理性能参数的差异很大所致。同时开裂倾向还受激光工艺参数、涂层合金粉的配比以及强化相的形状、大小等因素的影响。     

WC含量对激光熔覆Al_2O_3/TiO_2涂层组织与性能的影响

采用激光熔覆技术在钛合金(Ti-6Al-4V)表面制备了Al_2O_3/TiO_2涂层,研究了添加不同含量WC对熔覆层裂纹和组织性能的影响。利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线能谱仪(EDAX)、X射线衍射分析仪(XRD)和显微硬度计研究了激光熔覆涂层的显微结构,分析了涂层的裂纹率、成分分布、相组成和显微硬度分布情况。结果表明:当WC含量为0%~20%(质量分数)时,随着WC的增加,涂层表面裂纹明显减少;添加20%WC时,熔覆层表面无裂纹,涂层与基体结合良好;添加30%WC时,熔覆层表面裂纹明显增多,涂层与基体结合区产生较大裂纹,并伴有一些细小的气孔。熔覆层内有许多未熔的Al_2O_3颗粒,同时,随着WC含量的增加,涂层的晶粒越来越细化,组织分布更加均匀,涂层的显微硬度明显增大。     

WC含量对激光熔覆Ni基WC复合涂层组织和性能的影响

利用6 kW光纤激光器在Q235钢表面激光熔覆Ni基WC复合涂层。使用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)、显微硬度计和磨损试验机,研究了不同WC颗粒含量下熔覆层组织形态、成分、显微硬度和磨损性能的变化规律。结果表明:熔覆层的稀释率随着WC含量的增加先减小后增加,当WC含量为20%时,稀释率最小。在光纤激光熔覆Ni基WC复合涂层的过程中,WC颗粒部分发生溶解并与其他元素相互作用形成共晶物,析出后分别以条状、块状和粒状等形态存在,随着WC含量的增加,熔覆层的组织出现细化现象。含WC的熔覆层组织中主要有γ-Ni、M_7C_3、M_(23)C_6、CrB、WC和W_2C等相存在。随着WC含量增加,熔覆层硬度增加,当WC质量分数达到40%时,熔覆层硬度可达到基体硬度的5倍以上。当WC的相对质量分数为20%时,熔覆层耐磨性能最好,耐磨性为Ni60A涂层的3倍以上。     

激光熔覆制备WC/Ni-Al基复合涂层高温稳定性研究

在不锈钢基材上通过激光熔覆Ni-Cr-Al-Co-Mo-W-Nb-Ti-C) WC粉末制备出WC陶瓷颗粒增强Ni-Al基复合涂层,并将试样在1 000℃高温大气氛围内保温50h.利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、显微硬度计对涂层高温时效前后的组织、相成分、硬度进行了对比分析和测试.结果显示激光熔覆WC陶瓷颗粒增强Ni-Al基高温耐磨复合涂层经1 000℃×50h时效后,涂层与基材之间没有出现裂纹、孔洞等缺陷,保持着良好的冶金结合.激光熔覆18wt%WC增强Ni-Al基高温耐磨复合涂层具有良好的高温稳定性;激光熔覆28wt%WC增强Ni-Al基高温耐磨复合涂层显微硬度也没有出现明显降低的现象,但合金元素出现了贫化现象.     

激光熔覆WC颗粒增强Ni基合金涂层的组织与性能

利用15 kW横流连续输出CO2激光器在CCS?B钢板上熔覆WC颗粒增强Ni基合金涂层,研究了不同WC颗粒含量下熔覆层组织形态和显微硬度的变化规律。结果表明,在激光熔覆Ni基合金与WC颗粒混合粉末的过程中,WC颗粒发生溶解并与周围元素相互作用形成低熔点共晶,析出后分别以树枝状、块状与粒状等形态存在;随着WC含量增加,熔覆层上部区域γ?Ni枝晶先粗化后变细,熔覆层下部区域枝晶组织持续增多且粗化。随WC含量增加,熔覆层平均硬度增加,WC质量分数为0%时,熔覆层平均硬度约为基体的3倍,当WC质量分数增加到30%时,熔覆层平均硬度可达到基体硬度的4倍。     

Ni基WC金属陶瓷激光熔覆开裂特性的试验研究

针对Ni基WC金属陶瓷激光熔覆时涂层易开裂的情况做了试验研究，并对试验结果进行了热力学分析。     

激光功率对激光熔覆WCP/Ni基金属陶瓷涂层的组织与磨损性能的影响

研究了3种不同功率(1．8kW、2．2kW、2．6kW)对激光熔覆WCp／Ni基金属陶瓷涂层的组织与磨损性能的影响．选择合适的激光功率(2．2kW)，可以获得WCp均匀分布并与基体合金结合良好的WCp／Ni涂层．激光熔覆过程中WC颗粒与基体合金界面间发生了扩散反应溶解，导致未熔WC颗粒周围形成了块状的富W碳化物，功率较高时更加明显．激光熔覆WCp／Ni基涂层由未熔WC颗粒，块状或枝晶状的富W碳化物，杆状的富Cr碳化物以及其间的γ枝晶固溶体及其共晶组织所组成．不同激光功率下的WCp／Ni涂层的显微硬度与耐磨性均远高于Ni60涂层，其中2．2kW功率的WCp／Ni基涂层的显微硬度最高，耐磨性最好。     

Ni包WC含量对激光熔覆Ni45/Ni-WC复合涂层显微组织与性能的影响

利用光纤激光器在Q235钢上激光熔覆Ni包WC粉末增强Ni45合金涂层,系统研究了不同Ni包WC含量下熔覆层组织形貌、稀释率和显微硬度的变化规律。结果表明:WC颗粒受到激光辐照会发生熔解,并与周围元素相互作用形成低熔点共晶。随着Ni包WC含量的增加,熔覆层的稀释率逐渐增大,且熔覆层γ-Ni枝晶持续增多且细化。随着Ni包WC含量的增加,熔覆层的平均显微硬度也逐渐增加,当未添加Ni包WC时,熔覆层显微硬度约为基体的3倍;当Ni包WC质量分数增加到30%时,熔覆层平均显微硬度可达到基体的4倍。     

稀土对激光熔覆WC／Ni-P涂层微磨料磨损性能的影响

利用激光熔覆技术在45钢表面制备了WC/NNi-P复合椽层．在Plint TE-66微磨料磨损试验机上进行了磨损试验，研兜了不同稀土含量(CeO2)以及不同粒度WC粉末对涂层熔覆性能、硬度和磨损性能的影响。研究结果表明：稀土的适当加入船移使熔覆时熔体的流动性显著提高．使其气孔率降低，表面平整，能显著提高熔覆层的熔覆性能。随稀土含量增加，涂层组织细化；WC颗粒的加入提高了涂层的显微硬度和耐磨性。在微磨料磨损过程中馀层表面Ni-P基质优先于WC颗粒被磨去，导致WC颗粒从基质中凸起，最后WC颗粒失去基质支撑在磨料的作用下从涂层中脱落。     

激光熔覆涂层增韧改性方法的研究进展

激光熔覆涂层能够改善金属表面性能,实现表面强化,然而常发现由于涂层韧性降低,涂层表面出现裂纹缺陷问题。概述了激光熔覆涂层由于韧性降低造成裂纹的原因,包括温度梯度差引起的内应力、激光熔覆层中的应力集中以及熔覆层中的微小气孔等。同时归纳了影响激光熔覆层韧性的因素,包括熔覆材料的选择、激光熔覆工艺参数的设定以及熔覆材料的热处理方式等。在此基础上,重点阐述了近年来改善激光熔覆涂层裂纹缺陷问题的进展,并从中寻找增强激光熔覆涂层韧性的方法,包括在熔覆粉体中加入复合陶瓷增强相和稀土元素粉末等改变熔覆粉体组成、在基体与熔覆层之间增加过渡层、改变激光熔覆功率和扫描速率以及光斑直径等工艺参数、对熔覆前基体的预热和熔覆后涂层的热处理、外加超声振动和电磁场以及超声振动与电磁场的耦合等能场辅助等。针对各种增强激光熔覆涂层韧性方法的不足,探讨今后激光熔覆涂层增韧改性方法的研究前景。     

激光熔覆Ni基微-纳米WC金属陶瓷涂层组织及干滑动磨损性能

在45钢表面进行添加微一纳米WC颗粒的镍基自熔粉末激光熔覆处理.得到不同Ni基WC合金涂层.对熔覆层进行显微组织观察、硬度测定以及室温千摩擦磨损试验.结果表明,纳米品WC的加入能改善涂层的耐磨性能,在本试验条件下,当添加的纳米级WC和微米级WC各为15%时.涂层耐磨性能最佳;但纯纳米晶WC增强涂层耐磨性不佳,其主要磨损破坏方式随涂层中WC晶粒尺寸变化而有所变化.     

激光参数对Ni基熔覆层结构及耐磨性的影响

采用热喷涂预置和激光熔覆方法在Q235钢基体上熔覆Ni基合金涂层和Ni/WC复合涂层，研究激光功率对涂层微观结构的影响。结果表明，选择合适的激光输出功率，可获得组织分布均匀、低稀释率、与基体结合良好的合金涂层；在Ni/WC复合涂层中，合理的激光功率使WC颗粒部分熔化，并在颗粒周围重新凝固并析出针状碳化物，这既有利于提高涂层的硬度又能使未熔化的WC颗粒与涂层内合金溶剂牢固结合。激光功率较大时涂层内WC颗粒烧损并沉底，沉积在涂层底部的WC颗粒，使基体到涂层的性能发生突变，这样既容易引发裂纹及疲劳破坏，又不利于涂层表面的耐磨。     

激光熔覆MoB/CoCr金属陶瓷涂层的微观组织

采用5 kW CO2激光器在45钢表面激光熔覆制备MoB/CoCr金属陶瓷涂层,对涂层的微观组织、成分分布和显微硬度进行研究。结果表明,MoB/CoCr金属陶瓷涂层组织致密,与基体呈冶金结合。激光熔覆的熔覆区中的主要元素是Mo、Cr和Co,合金化区由于元素互扩散,Fe元素含量明显增加。激光熔覆后MoB/CoCr金属陶瓷涂层的硬度远远大于基体的硬度,起到了表面强化的作用。     

WC含量对激光熔覆NiCrBSi-WC复合涂层显微结构及力学性能的影响

目的 为盾构、勘探及采矿等高载荷严苛磨损条件下的构件表面防护提供一种新的涂层方法。方法 以激光熔覆技术为手段,在NiCrBSi粉末中混入30%~80%（体积分数）的球形WC颗粒,用以制备NiCrBSi-WC复合涂层。研究了WC颗粒含量对涂层显微组织形成、硬度、断裂韧性和耐磨性的影响规律。采用SEM分析了涂层的显微组织;通过显微维氏硬度计测试涂层的硬度;通过压痕法测试涂层的断裂韧性;采用磨粒磨损试验表征涂层的耐磨性。结果 当WC颗粒体积分数低于60%时,熔融金属的黏度较低,密度更大的WC颗粒会沉淀,导致涂层表层的WC颗粒含量较低;当WC颗粒体积分数介于60%~80%时,WC颗粒在涂层内均匀分布,涂层内无气孔及裂纹等缺陷。当WC颗粒体积分数达到80%时,熔体黏度过大,使气体难以及时逸出,在涂层内形成大量气孔。随着WC体积分数由30%上升到80%时,涂层的平均硬度由67HRC提高到85HRC。涂层的断裂韧性随WC含量的提高,出现先升高后下降的反常现象。60%WC含量的复合涂层表现出最佳的耐磨性,比滚刀常用材料H13钢提高约9倍。结论 采用常规激光熔覆技术时,添加40%~60%范围内的硬质陶瓷颗粒,可获得硬质颗粒分布均匀且耐磨性与抗冲击性能优异的复合涂层。     

激光原位制备复合碳化物颗粒增强铁基复合涂层及其耐磨性的研究

通过在高碳当量铁基熔覆粉末中复合添加多种强碳化物形成元素,激光原位制备的颗粒增强铁基复合材料涂层具有颗粒析出密度大、尺寸分布均匀的优点.通过在铁基熔覆粉末中单独添加Ti,复合添加Ti+Zr以及Ti+Zr+WC的方式,运用激光熔覆技术在中碳钢表面制备了颗粒增强铁基复合涂层.用X射线衍射仪、扫描电镜和透射镜等手段研究了涂层的显微组织、颗粒相结构及颗粒相与熔覆层基体相之间的界面.通过环块磨损实验,对比渗碳淬火工艺研究了颗粒增强涂层的耐磨性能,并对磨损机制进行了讨论.结果表明,涂层微观结构是典型的亚共晶介稳组织,原位合成的颗粒是一种复合碳化物,界面处结合牢固.激光原位制备复合碳化物颗粒增强铁基复合涂层具有优异的耐磨性能.     

激光熔覆Cu/WCP复合涂层

采用激光熔覆表面改性方法，在45号钢基体上表面熔覆Cu/WCp复合涂层。试验研究了WC含量对熔覆复合涂层的组织特点和耐摩擦磨损性能的影响规律。研究结果表明，通过调整WC的加入量可获得α-Cu固溶体＋WC双相组织，当WC的加入量超过30％时，熔覆层中出现小圆点状的WC颗粒，表明WC有一定程度的熔化和熔解；Cu/WCp复合熔覆层与基体金属之间存在过渡区，其组织为钢基体＋WC混合组织。采用40Cr磨轮对Cu/WCp熔覆层进行摩擦磨损试验，结果表明，WC加入量为10％时，摩擦系数与磨损量最小；采用硬质合金磨轮进行磨损试验，当WC加入量为30％时，摩擦系数最小，而加入量为10％，磨损量较小。