激光熔覆镍基熔覆层截面形貌预测

利用BP神经网络建立激光熔覆关键工艺参数(激光功率、扫描速度、送粉电压、送粉载气流量)与熔覆层截面形貌(熔宽、余高)的预测模型。以激光熔覆工艺参数为输入,熔覆层的截面形貌为输出,利用工艺试验数据对网络进行训练,实现对输入和输出的高度映射。结果表明,BP神经网络可以较好地对熔覆层形貌进行预测,同时双隐藏层BP神经网络模型预测结果误差波动更小,表现出优良的稳定性,最大预测误差相比单隐藏层神经网络大大降低。     

基于线性回归和神经网络的金属陶瓷激光熔覆层形貌预测

目的研究激光熔覆关键工艺参数(激光功率、扫描速度、送粉速率)与单道熔覆层宏观形貌(宽度、高度、熔池深度)之间的数量关系,以实现对WC-Co50复合熔覆层形貌的预测,从而为牙轮钻头的修复提供参考。方法设计不同的实验参数,利用4k W光纤激光器在牙轮钻头钢15MnNi4Mo表面熔覆单道WC-Co50复合涂层。采用工业显微镜观察单道熔覆层的横截面宏观形貌,并测量其三维尺寸。在上述形貌参数的基础上,分别运用多元线性回归分析和人工神经网络方法,建立关键工艺参数与熔覆层宏观形貌之间的关系模型,并将实验结果与模型预测结果进行对比。结果总体来讲,神经网络对熔覆层形貌的预测结果更为精确,平均相对误差为5.3187%;多元线性回归分析预测的平均相对误差为6.0028%。分析表明,对熔覆层宽度的预测结果最精确,两种方法的平均相对误差仅为1.2999%;对高度及熔池深度的预测结果稍差,平均相对误差分别为8.0586%和7.6237%。结论两种预测方法都具有较高的精度,但神经网络法函数关系不明确,运算过程复杂,需要通过进一步的算法优化来提高预测精度。     

激光熔覆Ni基熔覆层形貌尺寸的预测

针对目前激光熔覆层形貌尺寸的预测计算复杂,耗费的成本高,不适用于工程应用的问题,采用Nd:YAG脉冲激光器在Cr12MoV模具钢上进行激光熔覆试验,用多元线性回归方程建立起以激光电流、扫描速度和激光脉宽为预测变量,熔覆层宽度和高度为响应变量的多参数耦合数学模型,并将试验结果与线性回归方程预测的结果进行了比较.结果 表明:熔覆层宽度和高度的试验值和预测值之间的误差分别可以精确到0.86％和0.49％,且该模型在其他不同工艺参数下的预测分析中得以验证.利用多元线性回归方程可以很好地表征多参数耦合下激光熔覆层的形貌尺寸,并且该方法简单高效,运算逻辑清晰.     

Ni基-WC合金粉末激光熔覆层形貌的预测

基于BP神经网络,建立网络模型对激光熔覆层形貌尺寸进行预测,研究激光熔覆特征信号（蓝紫光信号、红外辐射信号、可听声信号）和激光熔覆形貌（熔覆层高、宽）之间的对应关系。结果表明,该网络模型预测平均误差小,检验精度高,具有较好的预测能力。     

工艺参数对IC10高温合金激光熔覆层形貌的影响

分析了IC10高温合金的激光熔覆工艺.包括工艺参数对宽度、深度、高度的影响规律以及热输入对熔覆层宏观形貌的影响规律,最后设计正交试验并利用极差分析确定了影响熔覆层宏观形貌的关键因素. 结果表明,试验条件下合适的热输入范围为490.2~888.9 kJ/m2. 热输入太低时基体与熔覆层之间存在未熔合;热输入太高时易形成气孔缺陷. 对宽度影响最大的是激光功率,其次是离焦量,最后是扫描速率;影响深度的因素从大到小依次为离焦量、激光功率、扫描速率;激光功率、扫描速率、离焦量对高度的影响无显著差别.     

激光熔覆层形貌预测对比分析

将多元线性回归分析和遗传神经网络对比应用于激光熔覆层形貌的预测,确定了主要工艺参数(激光功率、扫描速率、送粉速率)和激光熔覆层形貌(熔覆层宽、高、基体熔深)之间的对应关系.结果表明,多元线性回归分析应用于激光熔覆层的形貌预测是可行的,五组检验数据的平均相对误差为6.05%;基于遗传算法优化的神经网络预测熔覆层形貌是可靠的,五组检验数据的平均相对误差为2.49%.二者相比较,前者应用较方便,能直观的获得熔覆层宽、高、熔深等参数与熔覆层形貌参数之间的函数关系;后者精度相对较高,但运算过程相对复杂,函数关系模糊.一般情况下推荐采用多元线性回归分析.     

工艺参数对送粉激光熔覆层几何形貌的影响

系统地研究了Ｎｉ基合金自动送粉激光熔覆工艺参数对熔覆层几何形貌的影响。重点讨论了一一些参数和如激光作用能量密度、作用时间、送粉速率、扫描速度等对熔覆层宏观质量的影响规律。利用金相法检测了熔履层的几何参数。为解释工艺参数对熔覆层宏观质量的影响提出了送粉不各种各样科班经的概念,并利用检测的熔覆层宏观参数计算了覆盖率。覆盖率随扫描速度增加而减小,随送粉速率的增加而增。在本试验条件下,研究结果表明,随激光     

厚镍基激光熔覆层的研究

通过对激光熔覆表面处理技术所需粉末材料的分析,成功配制了能够熔覆厚度达10 mm以上且表面光滑无气孔和裂纹的镍基粉末材料.分析测试表明,镍基熔覆层的热膨胀系数小于基体45号钢,凝固时受压应力作用不会产生裂纹.合金粉末中的Fe、Co等元素有利于提高熔覆层的性能,降低裂纹敏感性.在镍基熔覆层中得到大块不完全非晶,其优越的力学性能有利于提高熔覆层的抗裂性.     

超声冲击细化FGH95镍基高温合金激光熔覆层组织

采用超声冲击工艺对FGH95镍基高温合金激光熔覆层进行处理. 利用金相显微镜分析超声冲击前后激光熔覆层微观组织的变化特征,采用图像分析软件Image-Pro Plus测量晶粒尺寸,并对超声冲击处理前后熔覆层截面的显微维氏硬度进行了对比分析. 结果表明, 超声冲击处理后熔覆层发生塑性变形,并沿深度方向晶粒具有不同程度的细化. 强塑性变形区内位错塞积现象显著,熔覆层组织形成细化的小晶块;次塑性变形区深度范围为0.1~0.25 mm,其微观组织中存在大量细化的树状枝晶;微塑性变形区内等轴晶细化至5.4 μm,细化深度达0.7 mm. 超声冲击处理后熔覆层显微维氏硬度显著增大,表面显微维氏硬度值最大为594.25 HV,相比未经冲击熔覆层提高1.3倍.     

激光熔覆层形貌尺寸预测研究

激光熔覆过程中工艺参数对熔覆层形貌有很大影响,利用多元线性回归分析确定了主要工艺参数（激光功率、扫描速度、送粉速率）和熔覆层形貌（熔覆层高度、宽度）之间的对应关系。     

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。     

锆合金激光熔覆镍基复合层微观组织及界面特征

以Ni35自熔性合金粉末为熔覆材料,采用激光熔覆技术在锆合金表面原位生成了NiZr₂/陶瓷增强镍基涂层.利用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪等对熔覆界面附近的微观组织、物相组成及界面结合特征进行分析.结果表明,熔覆层基体组织为NiZr+Ni₁₀Zr₇,增强相NiZr₂以细针状均匀分布在熔覆层上部和底部,块状及棒状的陶瓷相Zr₅（Si_xNi_1-x）₄/Zr（Si_xNi_1-x）分布在熔覆层中部,熔覆层与基体间实现良好的熔焊冶金结合,界面结合区组织不均匀,分布有等轴状NiZr及晶间的α-Zr,熔覆层的显微硬度分布均匀,平均值约为1 100 Hv.     

Monel合金表面激光熔覆镍基合金的组织及摩擦磨损性能

利用激光熔覆技术在Monel 400合金表面制备了镍基合金改性层.采用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪、显微硬度计及销一盘磨损试验机对镍基合金改性层的组织形貌、成分、结构、硬度及摩擦磨损性能进行了研究.结果表明,Monel合金表面镍基合金改性层的组织主要由γ-Ni固溶体、多元共晶体及一些初生沉淀相组成.选择优化的激光辐照工艺进行激光熔覆处理,可获得性能优异的镍基合金改性层,与Monel 400合金基材相比,镍基合金激光改性层的显微硬度是基体的7倍,摩擦系数明显降低,相对耐磨性提高了8.6倍.     

基于人工神经网络和遗传算法的平面铣削加工参数自适应优化

机械加工最优自适应控制的关键在于自适应加工模型的建立和实时优化策略的制定。本文提出用人工神经网络方法建立加工过程模型 ,用遗传算法实现在线优化。基于以上算法 ,构造了平面铣削加工参数自适应优化系统 ,可使加工系统在不违反加工约束的前提下 ,总是获得最大材料去除率。     

TiB2对Ni基合金激光熔覆层组织与性能的影响

采用5 kW CO2激光器在低碳钢表面熔覆Ni基合金层及TiB2/Ni基合金金属陶瓷涂层,研究了两种涂层的组织、显微硬度以及滑动磨损特性.结果表明,Ni基合金层主要组成相为γ-(Ni,Fe),Cr23C6等,TiB2/Ni基合金复合涂层组成相主要有γ-(Ni,Fe),Ni3B,TiB2和TiC等;Ni基合金层由发达γ-(Ni,Fe)枝晶和其间共晶组织所组成,TiB2/Ni基合金复合涂层典型组织为等轴固溶体以及其间细小共晶组织;TiB2对熔覆层的组织有显著的影响,使熔覆层组织细化,并由树枝晶转变为等轴晶;加入TiB2可显著提高Ni基合金涂层的显微硬度及耐磨性能.     

Microstructure and wear resistance of TaC reinforced Ni-based coating by laser cladding

The in situ synthesized TaC particulate reinforced Ni-based composite coating was fabricated on a mild steel by laser cladding of powder mixture of Ni60 alloy powder with (Ta₂O₅ + C)-doping. The microstructure and wear resistance of the TaC/Ni60 composite coating were investigated. It is shown that the coating is bonded metallurgically to the substrate and has a homogeneous fine microstructure containing both approximate cubic TaC particle and acicular chromium carbide uniformly dispersed in the dual phase matrix of γ(Ni) solid solution and eutectic of Cr₃C₂, Fe₂B with γ(Ni). Compared to a Ni60 coating, the hardness of the TaC/Ni60 composite coating was enhanced by a factor of 1.38, could achieve a Vicker microhardness of Hv_0.31100. And the wear rate in a block on ring test against hardened steel was reduced by a factor of five. This is attributed to the presence of in situ synthesized TaC particles and their well distribution in the coating.     

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。     

激光熔覆制备Fe-Ti-Mo-C系复合涂层

采用钛铁、钼铁和石墨为激光熔覆粉末,利用激光多道搭接熔覆技术在碳钢基体上制备Fe-Ti-Mo-C复合涂层.利用X射线衍射仪、场发射扫描电镜、电子探针对涂层的相结构和显微组织进行了研究.用显微硬度计和滑动磨损试验机,对涂层的硬度和耐磨性能进行测试.结果表明,涂层中原位生成了(Ti,Mo)C复合碳化物.(Ti,Mo)C呈面心立方结构,晶格常数略小于TiC晶粒.随着原材料中钼铁加入量的增加,涂层显微组织由铁素体、珠光体向马氏体转变,显微硬度和耐磨性增加,但抗裂性能降低.     

激光搭接再重叠扫描熔覆镍基纳米WC/Co层的显微组织

采用CO2激光在45钢表面制备镍基纳米WC/Co熔覆层.使用搭接再重叠扫描工艺,突破了单道激光熔覆处理区域较窄的局限性以及搭接熔覆层中的碳化物形态多样性和分布不均匀性较大的缺陷.搭接再重叠扫描层硬度不下降且不出现新的裂纹和孔洞,这使大面积激光熔覆的实际应用成为可能.研究结果表明,搭接再重叠扫描的熔覆层中仍然存在相当数量的粒度≤100 nm的碳化物颗粒,其纳米效应对该熔覆层的抗裂止裂起了重要作用.     

镍基高温合金表面激光熔覆Inconel738合金层的开裂行为

针对镍基高温合金叶片强化与修复的需求,在高温合金K438基体上激光熔覆Inconel 738合金涂层。分析了基体组织及熔覆层中微观缺陷对熔覆层裂纹的影响。结果表明,激光熔覆时大多数裂纹是从基体一侧形成后深入到熔覆层中或产生于层与层之间的搭接区,裂纹沿晶界扩展。沿晶界分布的低熔点共晶物是主要的裂纹源。激光熔覆时,晶界处的γ/γ′低熔点共晶物熔化,形成晶界液膜,冷却时,在残余拉应力的作用下被拉开,形成裂纹,裂纹一旦形成就会沿晶界迅速扩展。