激光熔覆原位合成WC增强镍基熔覆层的组织与性能

采用响应面法的中心复合设计建立了激光功率、扫描速度、气流量和碳钨粉末配比对熔覆层硬度和面积影响的数学模型,并通过方差分析和试验验证检测了数学模型的准确性。结果表明：熔覆层的硬度与激光功率和碳钨粉末配比成正比,与扫描速度成反比;熔覆层面积与激光功率成正比,与扫描速度成反比,碳元素盈余量对熔覆面积的影响不显著。以熔覆层的硬度和面积最大为优化目标进行验证试验,并基于数学模型对工艺参数进行优化与预测,得到最佳工艺参数为激光功率1700 W、扫描速度5 mm·s^-1、气流量13 L/min、碳钨粉末配比1.05∶1。采用最佳工艺参数所得的熔覆层硬度和熔覆面积的预测值和实际值的误差分别为0.56%、1.45%,验证了所建立模型的准确性。     

激光熔敷原位合成WC增强铁基复合涂层的组织和性能

利用激光熔敷原位合成技术,以一定比例的Fe、C、W等粉末为熔敷材料,在Q235钢基体上原位反应合成WC颗粒增强型铁基涂层。分别采用OM、SEM、XRD、EDS、显微硬度、摩擦磨损等分析测试方法对熔敷金属的组织、成分和力学性能等进行研究。结果表明:合适的工艺参数下,能够得到无缺陷的与基体冶金结合的熔敷层金属,熔敷层内的硬质相主要为Fe_3W_3C、W_2C和很多晶粒细小WC;W粉颗粒尺寸影响熔敷层中WC的生成量,小尺寸的钨粉颗粒可以生成更多的WC,当W粉颗粒尺寸达到23μm时,出现了细小的六边形的WC形貌;适当提高Cr的含量可以增加熔敷层的硬度,但会减少WC的生成数量。激光熔敷层的硬度相比基体有很大提高,平均硬度可达到921 HV;耐磨性能远高于基体,当出现细小的六边形WC颗粒时,耐磨性能可达到基体的602倍。     

激光熔覆工艺参数对Fe-Cr-B合金涂层组织和硬度的影响

利用6 kW光纤激光器在Cr12MoV模具钢表面激光熔覆Fe-Cr-B合金涂层。运用金相显微镜和显微硬度仪,研究了激光功率、扫描速度、送粉率对熔覆层成形、尺寸、稀释率及组织结构和微观硬度的影响。结果表明:熔覆层组织主要由平面晶、树枝晶和等轴晶构成。理想的工艺参数为激光功率(P)2000 W,扫描速度(V1)4 mm/s,送粉率(V2)15 g/min。该工艺参数下熔覆层晶粒细小,与基体呈现良好冶金结合,稀释率为9.8%,熔覆层显微硬度平均高达1000 HV。     

激光熔覆原位合成TiC/Al陶瓷基复合涂层增强Ti6Al4V研究

采用Ti-C-Al体系激光点火自蔓延合成TiC/Al材料的同时,在Ti6Al4V钛合金表面形成均匀厚度的涂层。实验所用设备为2kWNd:YAG脉冲固体激光器;原料中钛碳原子比1:1,铝含量范围10%~40%(质量分数)。原料中的铝含量对原位合成的TiC颗粒形态和大小影响较大,通过实验确定了原料中合适的铝含量。利用扫描电镜对涂层与基体结合界面微观结构进行表征,测试涂层的显微硬度和耐磨性。结果表明,涂层和基体有良好的冶金结合;TiC颗粒在涂层表面处主要以树枝晶状存在,而在涂层与基体连接处主要为近球状晶粒;涂层显微硬度可达到8000MPa(HV0.5),约为基材的2~3倍。     

激光熔覆原位合成碳化钨增强铁基表面复合材料的研究

利用激光熔覆原位合成技术,在预置N i涂层的45钢表面原位自生碳化钨陶瓷。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、显微硬度计等分析测试手段对碳化钨陶瓷增强相的组织形貌、物相组成、化学成分及力学性能等方面进行了研究。结果表明,熔覆区内的碳化物由过饱和固溶体共晶析出;涂层与基体间的结合为冶金结合;制备的表面复合材料的硬度高于基体,改性效果极为明显。     

激光熔覆VC-Cr7C3复合熔覆层的组织与力学性能

采用激光熔覆技术在Q235钢表面原位合成了VC-Cr₇C₃复合熔覆层,并研究激光扫描速度对熔覆层微观组织与力学性能的影响。利用扫描电镜、X射线能谱仪和X射线衍射仪等对熔覆层组织及性能进行分析。结果表明,激光熔覆技术可使V、Cr、C混合颗粒间发生原位反应形成VC-Cr₇C₃复合熔覆层,其主要由黑灰色VC相、灰色Cr₇C₃相及{FeM}粘结相组成,其中Fe与Cr可共同形成Cr₇C₃相(M₇C₃)。激光熔覆凝固形状控制因子K与C元素的分布状况使得熔覆层顶部出现大量碳化物等轴晶组织,中部碳化物等轴晶的含量有所减小,而底部由于C含量较低,其碳化物含量较少,且碳化物晶粒形貌受到激光扫描速度的影响,在1 mm/s时碳化物呈树枝晶组织,在1.5 mm/s时呈等轴晶组织。同时在1.5 mm/s时熔覆层晶粒尺寸明显小于1 mm/s时的。以上熔覆层组织结构与成分变化使其硬度随层深的增加而降低,同时随着扫描速度的增加,熔覆层的硬度也逐渐增加,熔覆层的硬度高于Q235钢3倍以上。在1.5 mm/s时熔覆层摩擦因数为0.4,低于Q235钢基材的0.6,且熔覆层磨损量显著低于Q235钢基材。由此可知,激光熔覆VC-Cr₇C₃复合熔覆层可用于碳钢的表面高硬、耐磨改性。     

激光熔覆原位析出增强颗粒热力学及显微组织研究

把理论与试验相结合,通过热力学理论计算,选择出合理的激光熔覆涂层体系,利用横流CO2激光器在铜合金表面激光熔覆Ni基复合材料涂层,原位自生陶瓷颗粒增强相.通过对激光熔覆涂层反应体系△GT的计算及XRD分析得知:TiB增强颗粒可以原位生成.利用OM、SEM和显微硬度计,分析测定涂层的显微组织形貌和截面显微硬度分布情况.结果表明:熔覆层与基体具有良好的结合界面,涂层内枝晶组织细小均匀.熔覆层平均显微硬度比基体显著提高,约为基体平均硬度值的3倍.     

等离子原位合成VC增强CoCrCuFeNiMn高熵合金基熔覆层微观组织研究

目的在廉价钢材表面制备原位自生碳化物增强高熵合金基熔覆层,研究熔覆层的微观结构及性能,为进一步探索高熵合金及其复合材料在表面工程中的应用提供实验范例和理论依据。方法利用等离子熔覆法在Q235钢表面原位制备出VC增强的CoCrCuFeNiMn(VC)x(x=0、0.1、0.2,摩尔比)高熵合金基熔覆层,采用X射线衍射仪、金相显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、显微硬度计,对熔覆层的相结构、微观组织以及硬度进行分析。结果 CoCrCuFeNiMn(VC)x(x=0.1、0.2)熔覆层由高熵固溶体基体相(FCC1+FCC2)以及VC增强相组成。VC呈颗粒状或花瓣状,主要在基体的枝晶间偏聚,少量在枝晶内析出。透射电子显微镜实验结果显示,原位自生VC与基体之间的界面洁净,未发现明显的反应产物,符合原位自生复合材料的界面特征。在一定范围内(x=0~0.2),熔覆层的硬度随着VC含量的增加而升高。结论在Q235钢表面采用等离子熔覆法可以原位制备出VC增强CoCrCuFeNiMn高熵合金基熔覆层,熔覆层与基材呈冶金结合,原位自生VC对基体起到了强化作用。     

石墨烯含量对激光熔覆镍基熔覆层组织和性能的影响

目的 研究石墨烯(Gr)含量对镍基熔覆层组织和性能的影响,通过分析Gr含量对复合熔覆层的影响规律来确定Gr的最佳添加含量,同时进行横向、纵向等2个方向上的摩擦磨损测试,以分析扫描方向对摩擦磨损性能的影响。方法 采用预置粉末法制备石墨烯/镍基(Gr/Ni60)合金熔覆层,并针对Gr的质量分数分别为0%、0.3%、0.5%、0.8%、1%的复合涂层进行物相检测、微观组织、显微硬度、摩擦性能等方面的分析。结果 Gr的加入没有引起镍基熔覆层相组成的变化,主要组成相为γ?Ni、Cr7C3、Cr23C6。随着Gr含量的增加,复合涂层晶粒尺寸逐渐减小,晶粒明显细化,显微硬度由623.12HV逐步提升到828.65HV,横向磨损平均摩擦因数从0.65降至0.48,磨损率从7.5×10^?5mm³/(N.m)降至3.6×10^?5mm³/(N.m)。纵向磨损平均摩擦因数从0.70降至0.58,磨损率从5.7×10^?5 mm³/(N.m)降至4.5×10^?5 mm³/(N.m)。当Gr的质量分数为1%时复合涂层的晶粒尺寸与Gr的质量分数为0.8%时相比有所增加,且硬度和摩擦性能略有下降。当Gr的质量分数为0.8%时,复合涂层具有更好的晶粒结构、显微硬度和耐磨性,且横向摩擦性能优于纵向摩擦性能。结论 在镍基熔覆层中添加Gr可以起到明显的强化作用,过量添加Gr会使熔覆层的显微硬度和摩擦性能下降,在添加Gr之前熔覆层的磨损机制主要为磨粒磨损,加入Gr之后磨损机制转变为黏着磨损和氧化磨损,并伴随磨粒磨损。     

激光熔覆原位自生WxC颗粒增强镍基复合涂层

以Ni25、WO3、Al、石墨混合粉体为预制合金材料,采用YAG固体激光器进行激光熔覆处理,在45钢表面原位合成了WxC颗粒增强镍基复合涂层。利用扫描电镜(SEM)、能谱仪（EDS）、X射线衍射（XRD）对涂层显微组织、相组成以及硬质颗粒的分布进行了观察、分析。结果表明,在高能激光辐照下,可以获得WC、W2C、W3C、Cr7C3弥散分布的多元硬质相增强的镍基复合涂层。WxC颗粒尺寸小于200 nm。涂层组织致密、无裂纹和孔洞等缺陷,与基体间有良好的冶金结合。涂层的显微硬度最高可达900 HV0.2,为45钢基体的4.5倍。     

氩弧熔覆原位自生TiC-TiB增强铁基复合涂层组织与性能

以碳粉、钛粉、硼粉和铁粉末为原料,利用氩弧熔覆技术在16Mn钢基材表面成功制备出铁基增强相复合涂层,运用XRD,SEM等分析手段研究了复合涂层的显微组织,利用显微硬度仪测试了复合涂层的显微硬度,并用磨损试验机分析了其在室温干滑动磨损条件下的耐磨性能.结果表明,复合涂层与基体界面无气孔、裂纹,呈冶金结合.复合涂层由TiB,TiC,Fe₂Ti和α-Fe组成.显微硬度和耐磨性测试结果表明,该复合涂层显微维氏硬度高达1000 MPa左右.常温干滑动磨损条件下,复合涂层具有优异的耐磨性.     

激光熔覆Fe-W合金涂层的组织及性能

以纯钨粉末为熔覆材料,采用同轴送粉激光熔覆技术,在Q235A钢表面制备了Fe-W合金耐磨涂层.利用X射线衍射（XRD）、光学显微镜、扫描电镜（SEM）及能谱（EDS）对熔覆层的显微组织进行了分析,用显微硬度计和摩擦磨损试验机对熔覆层的硬度和耐磨性进行了测试.结果表明,熔覆层与基底冶金结合,无明显裂纹或气孔,涂层内部由致密的粗大树枝状和短棒状Fe7W6增强相以及弥散分布的细小颗粒状Fe2W相组成,其均匀分布在α-Fe固溶体中.熔覆层平均硬度700 HV,为基材Q235A钢的3.5倍,同时耐磨性能也得到了显著提高.     

Ti6Al4V合金表面氩弧熔覆原位合成TiC-TiB2增强钛基复合涂层组织与耐磨性

以B4C和Ni60A粉末为预涂材料,采用氩弧熔覆技术,在Ti6Al4V合金表面原位合成TiC与TiB₂增强相增强钛基复合材料涂层.运用XRD,SEM等分析手段研究了复合涂层的显微组织,利用显微硬度仪测试了复合涂层的显微硬度并用磨损试验机分析了其在室温干滑动磨损条件下的耐磨性能.结果表明,熔覆层组织主要由TiC和TiB₂组成,TiC颗粒和TiB₂颗粒弥散分布在基体上,TiC颗粒的尺寸为2~3μm,而呈长条状的TiB₂颗粒尺寸为3~5μm.显微硬度和耐磨性测试结果表明,该复合涂层显微维氏硬度高达1200MPa左右,复合涂层的耐磨性能比Ti6Al4V基体提高约20倍.     

原位生成TaC-NbC增强镍基激光熔覆层

以Ta2O5、Nb2O5、C和Ni60混合粉末为原料采用激光熔覆技术,在Q235钢表面制备原位生成TaC-NbC复合颗粒增强镍基复合涂层。使用X射线衍射、扫描电镜和EDS能谱,对熔覆层的显微组织和物相构成进行分析。结果表明,在适当工艺条件下,原位生成TaC-NbC复合颗粒增强镍基涂层形貌良好,涂层与基材呈冶金结合。硬度测试和摩擦磨损试验表明,熔覆层具有高的硬度（平均硬度1200 HV0.3）和良好的耐磨性,与纯Ni60熔覆层相比,其摩擦质量损失仅为纯Ni60熔覆层的31%。分析认为,熔覆层硬度和耐磨性提高的原因在于其中形成大量原位生成的TaC-NbC复合颗粒增强相,且均匀分布于基体。     

等离子熔覆原位合成TiC陶瓷颗粒增强复合涂层的组织与性能

利用等离子熔覆技术,在廉价的碳钢表面原位合成了TiC/Ni基复合材料涂层.借助金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计对复合涂层的组织、结构、性能进行了测试.结果表明:当Ti C含量为10%～20%时,熔覆层成形良好,与基体呈冶金结合,无裂纹、气孔等缺陷;熔覆层的组织为γ-Ni枝晶、M23C6、CrB及原位合成的TiC陶瓷颗粒,TiC大部分呈球状,少量呈方块状,尺寸为1～2 μm,靠近熔覆层底部的TiC颗粒比近表层的为小,均弥散分布于熔覆层中;熔覆层显微硬度达HV0.1 1000,是碳钢基体的4倍.     

纯钛表面激光熔覆铁基耐磨涂层结构及摩擦学性能(英文)

利用激光熔覆技术在纯钛表面制备铁基涂层。用 XRD、SEM、TEM分析涂层的相组成和晶体结构。在UMT-2MT摩擦磨损试验机上对铁基涂层在不同载荷和不同滑动速度下的摩擦磨损性能进行测试。用SEM和3D表面轮廓仪分析铁基涂层磨损后的表面形貌和磨屑形貌。结果表明:钛表面激光熔覆制备的铁基涂层的显微硬度约为860HV0.2,具有优异的耐磨性能,磨损率为(0.70～2.32)×10-6mm3/(N·m),可以显著提高纯钛基材的耐磨性能;涂层的磨损机理为轻微的磨粒磨损和粘着磨损。     

等离子熔覆添加和内生联合WC颗粒增强铁基涂层的组织和性能

采用等离子熔覆技术,以铸造碳化钨、钨铁粉、镍包石墨和铁基合金粉为原材料,在Q235钢基体上制备了外加和内生联合WC颗粒增强铁基复合涂层,通过扫描电镜和能谱分析、X射线衍射、硬度测试和磨料磨损试验对其微观组织、物相组成、硬度和耐磨性能进行了表征。结果表明,在优化的工艺参数下,可以获得与基体冶金结合良好的涂层,硬质相除外加的WC颗粒,还有内生的WC、W₂C、W₃C、Fe₃W₃C和Fe₂W₂C等;随着混合粉末中除外加WC之外的W含量增加,熔池中合金液密度增大,可以减弱外加WC颗粒下沉;当W含量达到15%时,外加WC颗粒均匀分布在涂层中,没有团聚现象发生,且在外加WC颗粒周围有细小的原位WC颗粒生成,涂层的显微硬度和耐磨损性能显著提高,涂层的平均硬度约为1300 HV0.2,耐磨性为Q235钢基体的10倍。     

氩弧熔敷原位合成(Ti,Nb)C增强金属基复合涂层组织与抗磨性能

以钛粉、碳粉、铌粉和Ni60A粉末为原料,利用氩弧熔敷技术在16Mn钢基材表面成功制备出镍基增强相复合涂层,应用OM,SEM,XRD对复合涂层的显微组织和物相进行了分析,并测试了不同载荷作用下的磨损性能.结果表明,熔敷层与基体结合无气孔、裂纹等缺陷,呈冶金结合,复合涂层物相由（Ti,Nb）C颗粒、γ-Ni奥氏体枝晶和枝晶间的Cr23C6共晶组织组成.随着载荷增加复合涂层磨损质量损失缓慢增大,16Mn钢磨损质量损失迅速增大,熔敷涂层的耐磨性较基体提高近11倍,其磨损机制主要为擦伤式磨损.     

激光熔覆制备颗粒增强Ni基复合涂层的组织结构

利用横流CO2激光器在45钢表面制备出原位自生TiB2陶瓷颗粒增强Ni基复合材料涂层。XRD分析表明,涂层中存在γ-(Ni,Fe)固溶体及TiB2为主的陶瓷相。利用SEM、EDS、EPMA对涂层微区组织结构进行研究。结果表明,涂层内枝晶组织细小均匀,枝晶内和枝晶间存在明显的组织和成分差异。热影响区是以混合马氏体为主的组织。涂层显微硬度比基体显著提高。