激光合金化制备WC颗粒增强复合层耐磨性研究

通过铸造WC和Co包WC与Ni45粉末的复合添加, 运用激光合金化技术在中碳钢表面制备以WC颗粒为增强相的Ni基复合层, 对复合层的微观组织、硬度及耐磨性进行了测试与分析。结果表明: 激光合金化技术可在中碳钢表面制备均匀的WC颗粒增强合金化层, 合金层的硬度及耐磨性得到显著提高。从表面磨损形貌可知, 合金层在室温干摩擦过程中, 均发生不同程度的磨料磨损和粘着磨损, 强化机理主要为第二相强化, WC＋Ni45制备的合金层耐磨性最佳。     

17-4PH不锈钢的激光表面固溶工艺研究

在圆形光斑和矩形光斑下,采用7kWCO2激光器,对17-4PH不锈钢做了激光固溶的工艺实验研究.采用扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度仪分别检测了激光处理后强化层的显微组织、显微硬度,结果表明,激光固溶层存在高密度的马氏体组织,圆光斑下的固溶层平均显微硬度为360HV0.2,矩形光斑下的为400HV0.2.气蚀实验中,圆光斑激光固溶时效后的试样气蚀累计损失量为基体的0.8倍,矩形光斑下的为0.6倍.最后讨论并分析了影响固溶强化效果的四个主要因素,激光功率、扫描速度、光束质量以及光斑几何形状.     

ZM5镁合金表面激光Al合金化行为的研究

采用二氧化碳激光器在ZM5镁合金上熔化预置的Al粉,由此获得了富Al的Mg-Al合金化层.显微硬度测试表明激光Al合金化使ZM5合金基材表面由HV75～80提高到HV275～325;XRD分析表明合金化层主要由Al 和 Mg17Al12组成.由于有物质的对流使得合金化层的组织呈现出两种不同的形貌,而且组织存在渐变.极化曲线测试表明经过激光Al合金化后,耐蚀性得到提高.     

高碳高铬轧辊用钢激光相变强化研究

为了研究高碳高铬轧辊用钢的激光相变强化行为,采用5kW连续横流CO2激光器对高碳高铬轧辊进行激光相变强化试验,并进行了显微组织分析和硬度测试,得到了适应生产的激光相变强化工艺参数.结果表明,激光相变强化处理后的硬度可由550HV提高到750-800HV,峰值可达900HV.当扫描速度为8mm/s,激光功率为2200W,光斑直径为8mm时,可得到0.5mm深的淬硬层,且不出现软化带.     

Inconel 625激光合金化层组织、性能与耐磨性研究

采用预制涂层激光合金化法 ,在镍基高温合金Inconel 6 2 5表面预置WC -TiC粉末涂料 ,在增碳、锆条件下可获得成形好、无裂纹、与基材形成冶金结合的合金化层。合金化层组织特点是在γ -Ni枝晶内和枝晶间均匀分布大量从液态析出的复合碳化物。电子探针微区分析表明 ,在γ -Ni枝晶内析出富Ti、Nb、Zr、W、Mo的颗粒状复合碳化物 ,颗粒尺寸 1～ 2 μm ,颗粒数达 10 4个 /mm2 量级 ;在γ -Ni枝晶间析出富W、Mo、Cr的形态复杂的条、块状复合碳化物。合金化层显微硬度约为HV0 .2 4 0 0 ,比Inconel 6 2 5合金硬度HV0 .2 2 5 0提高了 6 0 %。环块磨损试验发现 ,上试样为GCr15标准环时 ,激光合金化层耐磨性是Inconel6 2 5合金的 4 .1倍 ,摩擦系数降低 16 % ,耐磨性与钢表层氮化处理试样相当。上试样为渗碳淬火钢环时 ,激光合金化层耐磨性是钢氮化处理试块的 5 .7倍。研究表明 ,镍基高温合金Inconel 6 2 5表面激光合金化制备原位自生复合碳化物颗粒为增强相的激光合金化层具有很好的工艺重现性。     

连续高功率激光辐照对55号钢组织和硬度的影响

为了改善55号钢在传统淬火过程中的不足，笔者采用连续高功率光纤激光器作为热源进行辐照，以期使55号钢表面获得更好的组织和更高的表面硬度。利用单一变量原则获得了不同功率下的激光重熔与激光淬火工艺参数，研究了两者对55号钢微观组织和硬度的影响。结果表明：激光重熔比激光淬火具有更好的硬化效果。在保证试样表面平整的前提下，淬火试样获得的表面硬度和硬化层深度分别为446～520 HV、621～709μm，而重熔试样获得的表面硬度和硬化层深度分别为480～613 HV、709～813μm。通过分析硬化层的微观组织、物相、元素组成，发现这主要归因于重熔试样的硬化层中具有比淬火试样更多的马氏体、更均匀致密的微观组织以及更少的未熔碳化物。本研究结果为55号钢表面激光硬化提供了参考。     

Mn13Cr2表面激光熔覆Ni60A/WC涂层研究

采用同轴送粉法,通过YLS-4000多模光纤激光器以不同功率在高锰钢表面激光熔覆Ni/WC陶瓷复合涂层,通过光学显微镜、显微硬度计,对涂层的组织形貌、显微硬度进行了分析研究,做了室温干摩擦磨损试验并分析研究了涂层的耐磨性能。结果表明,Ni/WC层组织沿深度方向依次出现细小的胞状晶、树枝晶、柱状树枝晶和薄的平面晶,在1600 W、1900 W、2200 W的激光功率下对应的Ni/WC层的平均显微硬度分别为980.7 HV0.1、901.0 HV0.1、809.4 HV0.1,分别为基材平均显微硬度的2.8、2.5、2.3倍。在相同摩擦磨损试验条件下,基体的磨损量是激光功率为1600 W条件下的熔覆层的10.4倍,在激光功率为1600 W时,通过激光熔覆获得了组织致密均匀、硬度高和具有良好耐磨性的涂层。     

6061铝合金表面激光合金化Al-Fe-Mn-Zn-Si合金涂层的组织与性能研究

采用激光合金化工艺在6061铝合金表面制备Al-Fe-Mn-Zn-Si合金化层,以期望提高铝合金表面性能。用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、电子显微硬度计、HSR-2M磨损试验机等材料表征手段分析了合金化层的组织结构与性能,研究结果表明:合金化层的晶相组织由结合区附近的柱状晶向表面的等轴晶过渡,且晶粒大小较基体明显细化,含有金属间化合物AlFe4Si、Al9Si、Mn5Si2以及面心立方的α-Al;激光合金化使铝合金表面硬度由104HV左右提高到了390HV左右;磨损试验结果表明,合金化层提高了铝合金表面的耐磨性。     

Ni基粉末激光熔覆对柱塞组织和硬度的影响

国外进口的薄板高压水除鳞机用柱塞在使用过程中受到严重磨损后,需对其表面进行修复以继续使用.本研究采用激光熔覆技术对表面进行修复,利用光学显微分析和扫描电子显微分析方法,对熔敷层、结合层和基体进行显微组织观察及分析,并测定了不同区域的显微硬度.结果表明:国外试样基体由铁素体和奥氏体双相组织组成,基体上激光熔覆Ni25+Ni60粉末后,Ni25层晶粒生长有明显的方向性,Ni60层晶粒的方向性不强,熔覆层组织为卵状先析出相和大量的共晶体,显微硬度的峰值约为600HV.     

渗碳淬火零件表面激光合金化后的组织特性研究

采用3000W CO2激光器对12Cr2Ni4A钢渗碳淬火表面进行了激光合金化处理.设计了激光合金化处理的工艺参数,获得了表面光洁、与基材形成良好冶金结合的合金化层.研究了渗碳淬火层激光合金化处理后的组织特性和显微硬度.结果表明,预置TH-2A型C-Si-B-RE合金化涂层的激光合金化能够显著地改善材料组织,显微硬度可达HV0.21150.研究还发现,激光处理后的零件表层与内部没有任何裂纹出现.研究表明,采用合适的材料设计和工艺参数,激光合金化可以有效地强化渗碳淬火零件.进一步为激光熔覆修复渗碳淬火零件提供了基础资料.     

激光熔覆层中非晶组织对摩擦学的影响

使用 5k W CO2 激光器对铝合金表面的 Ni- Cr- Al涂层进行熔覆处理 .分析发现 ,熔覆层中存在大量的非晶组织 .利用差热分析 DTA 方法半定量地确定非晶组织的含量 ,并对不同非晶含量的试样与灰铸铁进行摩擦磨损试验 .结果表明 ,激光熔覆试样的磨损量非常小 ,非晶含量越高 ,磨损量越小 .激光熔覆试样的摩擦系数在油润滑条件下相差不大 ,灰铸铁的摩擦系数在磨程 2 km后趋于稳定 ,且均小于 0 .1     

核阀密封面激光熔覆层耐磨性能研究

采用 5KW横流CO2激光器对 1Cr1 8Ni9Ti核阀密封面进行了钴基合金激光熔覆处理 ,测试了激光熔覆层的耐磨损性能 ,并将其微观结构及质量、耐磨损性能与等离子喷焊处理的同种试件进行了对比分析 ,结果表明 :激光熔覆层具有更高的抗擦伤磨损和抗高温冲击滑动磨损的性能 ,具有组织细密均匀、晶粒度高、硬度高与稀释率低的特点。在此基础上对激光熔覆层的耐磨损性能进行了分析探讨     

铝合金激光熔覆Ni-WC涂层的组织及耐磨性

采用５ｋＷＣＯ２激光器，对ＺＡ１１１合金表面的Ｎｉ－ＷＣ等离子涂层进行了熔覆处理。利用ＳＥＭ和Ｘ射线衍射分析了激光层中的组织分布，并对激光处理后的试样进行了耐磨性实验。实验结果表明，激光熔层中的组织以镍铝基的金属间化合物Ａｌ３Ｎｉ，Ａｌ３Ｎｉ２，ＡｌＮｉ和Ｎｉ３Ａｌ为主；ＷＣ颗粒基本在熔区中熔化，在冷却过程中以弥散碳化物形式析出。这些组织的存在使得激光熔层具有很高的硬度，其润滑磨损耐磨性为未经激光处理喷涂层的１．７５倍和Ａｌ－Ｓｉ合金基体的２．８３倍。     

球墨铸铁激光熔覆镍基合金的研究与应用

用DL—HL—TH500型高功率横流CO2激光器,采用同步送粉法在球墨铸铁上激光熔覆镍基合金,结果显示,熔覆层表面质量较好,在熔覆层内裂纹、疏松、气孔等缺陷极少：合金层的显微组织比基体组织明显细化,与基体形成冶金结合,合金层显微硬度高于基体材料。采用该技术对贵重零部件进行激光熔覆修复实践表明,经修复后的零件满足使用要求,达到预期的效果。     

铸铁表面Cr合金化层的微观结构及耐磨性能

采用聚焦光束重熔预涂单质Cr粉的方法对灰铸铁进行了表面改性处理,用SEM,EDS,Xray等分析了合金化层的微观组织特点及其物相组成,用环块摩擦试验测试了合金化层的耐磨性能。试验结果表明,聚焦光束重熔Cr粉合金化层的耐磨性较灰铸铁基体明显提高,合金化层的耐磨性随着Cr粉预涂量的增加而提高,表面磨损机制由犁沟和划伤转变为表面塑性变形。其原因在于,随Cr粉预涂量的增加,合金化层微观组织中的富铁α(Fe,Cr)+Cr7C3共晶体基底依次被富铁的α(Fe,Cr)+Cr23C6共晶体和富铬的α(Fe,Cr)铁素体取代。     

低碳钢表层镀铬激光处理后组织及抗磨特性

采用2.5kWCO2连续激光波以改进低碳钢表面金相组织。激光处理后表面金相组织随激光处理参数变化。用扫描电镜观察磨损表面形貌后发现因激光辐射作用及快速凝固而改进低碳钢表面金相组织,所以表面硬度和抗磨性较原材料提高。     

铸造铝合金激光表面合金化的研究

将Ni-Cr合金粉末用有机粘接剂调成膏状涂在铸造铝合金ZL108基体上,然后采用CO2激光进行激光表面合金化处理。通过选择合理的工艺参数,在基体表面获得冶金结合性能良好的合金化层。利用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪对合金化层的显微组织结构进行详细的研究。结果表明,合金化层由Ni-Al金属间化合物组成,并且呈点状、弥散分布在Al-Si共晶基体上。合金化层的显微硬度可达到230HV左右,比基体材料提高大约3倍;耐磨性比基体提高2倍左右。     

激光合金化Mn-Al2O3和Mn-Al2O3-NiWC涂层的磨蚀性能研究

为了提高不锈钢桨叶的表面耐磨蚀性能,采用激光合金化技术在1Cr18Ni9Ti不锈钢表面制备了Mn-Al2O3和Mn-Al2O3-NiWC合金化层,原位获得均由枝晶、共晶和未熔氧化铝颗粒组成的高锰钢基复合耐磨蚀涂层,并通过正交试验研究了两种合金化层的显微组织和耐磨蚀性能。结果表明,所有的正交参量下激光合金化Mn-Al2O3均可提高不锈钢的耐磨性,但耐蚀性有的提高,有的降低;参量因素对合金化层耐磨性的影响顺序为Al2O3添加量、扫描速率、激光功率,对耐蚀性的影响次序则恰恰相反;Al2O3添加量决定了Mn-Al2O3复合涂层中硬质相的含量,从而决定了涂层硬度和耐磨性;两种合金化层表面均发生晶界腐蚀、晶粒内和晶界处的点蚀,其耐蚀性与其多种组织、物相及各自的化学成分和耐蚀性及组织均匀性相关。