钢表面激光熔覆Fe基TiC陶瓷涂层的研究

采用高功率ＣＯ２激光器在２０钢表面熔覆Ｆｅ基自熔合金与ＴｉＣ陶瓷涂层，通过对其显微组织特征，化学成分和硬度分布以及耐磨性的分析测定，表明在选取合适的工艺参数条件下，可获得硬度高而又无孔洞的Ｆｅ基ＴｉＣ陶瓷涂层。     

2Cr13钢表面激光熔覆Co基合金组织及其性能

采用横流连续波2kW CO2激光在2Cr13不锈钢表面进行激光熔覆处理,对熔履层的组织结构、磨损及高温和PbSO4盐热腐蚀性能进行了系统研究。试验结果表明,表面激光熔覆Co基合金后,其耐磨粒磨损性能、高温PbSO4盐热腐蚀性能均提高了2.5倍以上,熔覆层的热腐蚀机制是沿晶腐蚀及硫化-氧化循环进行造成的剥落型腐蚀破坏。     

H13钢的铁基和钴基熔覆层组织与耐磨性

采用激光熔覆技术在AISI H13 热作模具钢表面分别制备了铁基熔覆层、钴基熔覆层. 借助金相显微镜、扫描电镜、洛氏硬度计和高温摩擦磨损试验机,对比分析了两种熔覆层的组织形貌、硬度和耐磨性. 采用马弗炉进行加热600 ℃,保温1 h,反复4 次,并测得红硬性硬度. 结果表明,基材、铁基、钴基熔覆层硬度分别为HRC 47,HRC 52,HRC 48. 基材和铁基熔覆层的红硬性硬度有所下降,而钴基熔覆层的红硬性硬度提升. 钴基熔覆层磨损失重量和摩擦系数皆最小. 基材、铁基熔覆层、钴基熔覆层的磨损机理分别是以磨粒磨损、粘着磨损以及粘着磨损和磨粒磨损为主.     

钢表面激光搭接熔覆镍基纳米WC/Co复合涂层的显微组织

采用CO2激光在45钢表面制备镍基纳米WC/Co复合熔覆层,在激光单道熔覆的基础上进行激光搭接熔覆.通过SEM、XRD、EDS以及显微硬度测试,分别对激光单道及搭接熔覆层的显微组织、物相、成分及硬度进行比较研究.结果表明:选择合适的激光熔覆工艺,可以在45钢表面获得基本上消除了裂纹和孔洞,并与基体呈冶金结合的镍基纳米WC/Co复合熔覆层及其搭接熔覆层.熔覆层的物相为γ(Fe-Ni)基体上分布着以WC、W2C为主的碳化物相.其中激光单道、搭接熔覆层显微硬度分别为779.3～1315.O HVO.1、600.3～1560.O HV0.1.尽管单道及搭接熔覆层中碳化物的种类不变,但其形态和分布有较明显差异,搭接熔覆层较单道熔覆层中碳化物形态多样性及分布不均匀性更大一些.无论激光单道或搭接熔覆层中,都存在含相当数量的粒度≤100 nm的纳米颗粒,分析认为这些纳米颗粒最有可能为WC、W2C为主的碳化物,对于熔覆层的抗裂止裂起了关键的纳米效应作用.本文研究的结果对重要零部件的较大面积局部表面改性或修复再制造的工程应用具有重要的探索意义.     

Ni基高温合金表面激光熔覆Co基合金的组织

采用横流CO2 激光 ,在Ni基高温合金表面激光熔覆H gan sCo钴基非自熔性合金粉末 ,制备了无缺陷的涂层。利用光学显微镜、扫描电镜及附件 (EDS)、透射电镜(TEM)、X射线衍射仪分析了Co钴基合金熔覆层的组织结构 ,比较了熔覆层两道之间搭接重熔区与非重熔区的组织特征。结果表明 ,熔覆层的初生相为γ -Co枝晶 ,枝晶间为γ -Co Cr2 3C6 共晶 ;熔覆层与基体交界具有快速定向凝固特征 ,晶粒生长方向为垂直于界面 ,而表层则倾向于平行激光扫描方向 ;熔覆层两道搭接重熔区界面部分晶粒的结晶方向继承了第一道的结晶方向     

H13钢激光熔覆组织的力学性能正交化研究

利用YLS-6000型光纤激光熔覆系统,在H13钢表面熔覆Co基涂层,采用正交实验法,对不同工艺下试样熔覆层的力学性能进行研究.结果 表明,熔覆层受到拉应力和拉压组合应力时,试样平均弯曲强度低于母材的.当熔覆层受压时,最优工艺参数为激光功率(P)800W、扫描速度(Vs)500mm·min-1、送粉速度(Vf)12 g...     

激光熔覆Co基合金＋W工艺与组织结构特征研究

利用２ｋＷ的ＣＯ２激光器在Ｑ２３５钢表面熔覆Ｃｏ基合金＋Ｗ混合粉末,能够获得外观质量良好的熔覆层。激光熔覆所需最小比能随Ｗ含量的增加而增大。熔覆层的组织由γ‘－Ｃｏ枝状晶及枝晶间γ’－Ｃｏ和Ｍ７Ｃ３共晶组成,没有发现Ｗ颗粒。分析结果表明,Ｗ颗粒在Ｃｏ基合金熔体中溶解,并在Ｃｏ基合金凝固后固溶于γ‘－Ｃｏ。由于Ｗ溶解反应有热,因而使激光熔覆所需能量增加。     

TiC对激光熔覆H13-TiC复合涂层组织和性能的影响

为提高热作模具钢的表面性能,在H13钢表面激光熔覆制备了H13-TiC复合涂层,研究了添加不同含量的TiC对H13-TiC复合涂层显微组织的影响,并模拟H13工况,测试了复合涂层的热稳定性、摩擦磨损性能等.结果表明,TiC含量较低时呈现近圆形、菱形等不规则形状;随着TiC含量的提高,呈现棒状、枝晶状等形态;TiC强化相的添加有效提高了材料的热稳定性、耐磨性能,熔覆层的耐磨性比H13基体提高3.5倍.这是TiC陶瓷颗粒在熔覆层中弥散和细晶强化共同作用的结果.     

钛合金表面激光熔覆钴基合金层的组织及力学性能

在TC4钛合金表面利用激光熔覆Co基合金粉末涂层,利用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和洛氏硬度计研究涂层的微观组织及力学性能。结果表明:当扫描速度固定为400 mm/s,激光功率为1.3、1.5、1.7 k W熔覆时,涂层与基体之间都实现了冶金结合。其中,激光功率为1.5 k W时熔覆效果最好,熔覆层内组织均匀致密无气孔和裂纹等缺陷。激光功率为1.3 k W时,熔覆层内出现了裂纹。当激光功率固定为1.5 k W,扫描速度为300、350、400 mm/s时,熔覆层和基体的结合情况良好,熔覆层内组织均匀致密无缺陷。随着激光功率和扫描速度的增大,涂层表面硬度呈减小的趋势,但都高于TC4基体硬度的两倍左右,表明在TC4表面激光熔覆Co基合金粉末涂层可以显著提高其硬度。     

42CrMo钢表面激光熔覆颗粒增强Co基涂层的组织与性能

为改进矿用截齿的耐磨性能,使用激光熔覆技术在截齿用42CrMo钢基体表面制备Co基复合涂层,并分析涂层的微观组织、硬度和耐磨性。结果表明,熔覆层形貌良好且与基体呈冶金结合。在激光作用下,WC颗粒发生溶解并与多种元素发生反应,熔覆层主要由γ-(Co, Fe)和碳化物组成。熔覆层组织呈梯度变化,过渡区组织为平面晶、枝状晶和柱状晶,熔覆区组织则为等轴枝晶和均匀分布的富W、Ti的碳化物颗粒。熔覆层平均显微硬度为995 HV,远高于基体(328 HV),同时热影响区的硬度也大幅提高。在相同的磨损条件下,熔覆层摩擦因数较低,体积磨损量仅为基体的13.5%。在摩擦过程中,弥散分布的细小碳化物颗粒逐渐凸起并起到承担载荷和抵抗磨损的作用,使熔覆层具有良好的耐磨性,磨损机制为轻微磨粒磨损。激光熔覆技术制备的颗粒增强Co基涂层,组织致密,性能良好,能显著地提高42CrMo钢的表面硬度和耐磨性。     

H13钢激光熔覆Co基涂层工艺优化及组织性能

采用Nd:YAG激光器在H13钢表面制备Co基合金涂层,分析扫描速度和电流强度对涂层成形质量的影响,确定最优参数。借助扫描电镜和X射线衍射仪分析了涂层组织形貌及物相组成。使用显微硬度计和摩擦磨损试验机测试了涂层截面硬度及耐磨性能。结果表明：激光熔覆扫描速度增加和电流强度降低,均可使Co基合金涂层熔高和熔宽降低,孔洞和裂纹数量减少。优化工艺参数为：扫描速度120 mm/min,电流200 A。该工艺制备涂层组织主要由细小的枝晶和共晶组成,包括γ-Co和M23C6相,涂层硬度达到610 HV0.2;耐磨性是淬火回火态H13钢的1.32倍。     

Microstructures and properties of Co-based alloy coatings prepared on surface of H13 steel

The Co-based alloy coatings had been prepared by laser cladding and vacuum fusion sintering. Microstructures of the coatings were investigated and the performance of thermal cycling was also tested using scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD). The results show that the coatings and substrates combine well. The main phase compositions of laser cladding coating are γ-Co, Cr23C6 and Ni2.9Cr0.7Fe0.36, while vacuum fusion sintering coating consists of Co, Cr7C3 , and Ni2.9Cr0.7Fe0.36. After thermal cycling, the minimum hot cracking width of laser cladding coating is 14 μm; moreover, laser cladding coating maintains high hardness and hot-cracking susceptibility. Those are beneficial to high temperature wear resistance of hot work dies.     

激光熔覆Co+Ni/WC复合涂层的组织和磨损性能

在低碳钢表面激光熔覆了钴基合金涂层(Co60)以及添加不同含量镍包WC(10%,20%,质量分数)的Co Ni/WC复合涂层,比较研究了几种涂层的组织与磨损性能.结果表明,Co60涂层主要由初生γ-Co枝晶及其间的共晶组织γ Cr23C6组成;Co Ni/WC涂层主要由未熔WC,γ-Co枝晶及细小的共晶组织组成,主要组成相有γ-Co,Cr7C3,Co3W3C和未熔WC等.添加WC改变了Co60涂层的定向枝晶生长模式,并细化了枝晶组织.且WC加入量提高,效果越明显.激光熔覆过程中WC颗粒与钴基合金界面间发生了扩散反应溶解,镍包覆有助于WC的残存.与Co60涂层相比,Co Ni/WC复合涂层的硬度与耐磨性均明显提高,Co 20%WC涂层的抗磨损性能提高1倍以上.     

Microstructure and wear properties of TiC/FeCrBSi surface composite coating prepared by laser cladding

Titanium carbide particles reinforced Fe-based surface composite coatings were fabricated by laser cladding using a 5 kW CO₂ laser. The microstructure, phase structure and wear properties were investigated by means of scanning electron microscopy, transmission electron microscopy and X-ray diffraction, as well as dry sliding wear test. The results showed that TiC carbides were formed via in situ reaction between ferrotitanium and graphite in the molten pool during the laser-clad process. The morphology of TiC is mainly cubic and dendritic form; and the TiC carbides were distributed uniformly in the composite coating. The TiC/matrix interface was found to be free from cracks and deleterious phases. The coatings reinforced by TiC particles revealed higher wear resistance and lower friction coefficient than that of the substrate and FeCrBSi laser-clad coating.     

Microstructure and wear resistance of Fe-based and Co-based coating of AISI H13

Fe-based and Co-based cladding layers were prepared on the surface of AISI H13 hot die steel by laser cladding technology. The microstructure, hardness and abrasion resistance of the two cladding layers were studied by means of optical microscope, scanning electron microscope, rockwell hardness tester, and high temperature friction and wear tester. Also, the red hardness of the cladding layers was measured, after holding the layers at 600 ℃ for 1 hour by muffle furnace and repeated 4 times. The rockwell hardness values of the substrate, the Fe-based and the Co-based alloy coating measured were HRC 47, HRC 52 and HRC 48, respectively. The red hardness values of the substrate and the Fe-based cladding layer were decreased, while that of the Co-based cladding layer was increased. The Co-based cladding layer has the minimal wear loss weight and friction coefficient among them. The wear mechanisms of the substrate, the Fe-based layer and the Cobased layer attribute mainly to abrasive wear, adhesion wear, and both of them, respectively.     

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.     

304不锈钢表面激光熔覆Ni60/石墨/MoS_2复合涂层组织

针对国内核电站再热双阀组阀杆表面乙炔气堆焊Co Cr W制备耐磨焊层无法满足60年服役寿命要求的问题,在阀杆材料(304不锈钢)表面激光熔覆Ni60/石墨/Mo S2复合涂层。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和显微硬度检测等技术研究了熔覆层组织结构、相组成、显微硬度。结果表明,试样C2熔覆层从底部到顶部,熔覆层晶体依次为:平面晶、胞状晶、胞-树枝状晶、柱状树枝晶、等轴树枝晶,且平均硬度最高,为990 HV0.3。随着激光功率的升高,各类熔覆层硬度的波动幅度逐渐减小,硬质相的分布也随之越来越均匀。     

SCH13钢表面激光熔覆CoNiCrAlY合金

采用2kWCO2激光器在SCH13钢表面激光熔覆CoNiCrAlY合金,选择最佳的工艺参数进行激光熔覆处理,可获得性能优良的熔覆层组织.利用扫描电子显微镜及能谱仪、X射线衍射仪、显微硬度计、磨损试验机对激光熔覆层的微观组织形貌、结构及成分、显微硬度和磨损性能进行了系统分析研究.结果表明,CoNiCrAlY合金激光熔覆层与SCH13钢基体存在良好的冶金结合,熔覆层组织细密,无裂纹,稀释率较低,界面处成分均匀平滑过渡;熔覆层主要由γ-Co,FeCr0.29Ni0.16C0.06,FeNi,CoCx及Cr23C6组成;熔覆层平均显微硬度较基体提高3倍以上,其相对耐磨性较基体提高了3.42倍.     

碳钢表面激光熔覆铁基B_4C陶瓷涂层的组织与性能

利用5 kW横流连续CO2激光器,采用粉末预置法在Q235钢表面进行了激光熔覆铁基B4C陶瓷涂层的试验研究.通过试验,优化了工艺参数,深入分析了熔覆层的显微组织及相组成,测试了熔覆层显微硬度、耐磨损及耐腐蚀性能.结果表明,铁基B4C陶瓷复合涂层与基体达到良好的冶金结合,熔覆层组织主要是由短小柱状枝晶与细小的等轴晶组成,其组成相为α-Fe、Fe3C、Fe3(B,C)、Fe2B、CrB、Cr23C6等化合物,熔覆层中还发现未熔的B4C颗粒.与基体相比,熔覆层显微硬度显著提高,最高可达到1372 HV0.2,约为基体188 HV0.2的7倍;磨损实验表明,熔覆层与基体表面都出现了磨粒磨损特征的犁沟,熔覆层表面磨损的犁沟比基体浅且细密,熔覆层的耐磨性能显著提高.电化学测试结果也表明,熔覆层的耐腐蚀性能也得到了提高.