外圆表面送粉激光熔覆ZrO2/Ni60A复合涂层组织及硬度

在304不锈钢外圆表面激光熔覆镍基氧化锆金属陶瓷粉末,对激光工艺参数优化,制备工艺性能良好的熔覆层。研究了激光工艺参数对熔覆层宏观形貌、显微组织和硬度分布的影响。结果表明:激光功率为1.5 kW时,涂层硬度最佳;随着扫描速度的增大,熔覆层的组织有细化的趋势;通过优化扫描速度,可得到显微硬度较高,且沿熔覆层表面垂直方向的硬度分布变化不大的熔覆涂层。     

304LN不锈钢表面激光熔覆钴基合金组织和性能

为了提高304LN不锈钢的耐磨性,延长控制棒导向筒组件使用寿命,采用激光熔覆技术在304LN不锈钢表面制备了Stellite 6钴基熔覆层.利用光学显微镜(OM)、能谱仪(EDS)、显微硬度计、摩擦磨损试验机、腐蚀试验装置等多种试验测试设备,分析了熔覆层组织形貌、成分、显微硬度、摩擦磨损性能及腐蚀行为,确定了多道多层钴基熔覆层的工艺参数.结果表明,熔覆层与基体之间形成了冶金结合,显微组织主要由平面晶区、胞状和柱状晶区、树枝晶区和等轴晶区组成.熔覆层硬度为500 ~ 550 HV,摩擦磨损系数为0.30 ~ 0.35,熔覆层均匀腐蚀速率和缝隙腐蚀速率分别为0.153 和0.143 mg/(dm2·d). 激光熔覆钴基合金可以有效提高304LN不锈钢表面的硬度、耐磨性能和耐腐蚀性能.     

油压减振器活塞杆表面激光熔覆不锈钢的组织与性能

采用HP-115型五轴激光增材制造系统和两种不锈钢合金粉末对油压减振器活塞杆表面进行了激光熔覆修复。利用着色渗透探伤、金相显微镜和显微硬度计等表征方法分析了不锈钢熔覆层的熔覆质量、微观组织和显微硬度,并利用盐雾试验箱对熔覆层的耐蚀性能进行了研究。结果表明,两种不锈钢合金粉末激光熔覆层质量良好,熔覆层和热影响区厚度分别约为0.65 mm和0.5 mm,其显微组织主要包括细小的等轴晶和树枝晶、粗大的胞状晶以及平面晶;不锈钢粉末12.43%Cr和16.26%Cr激光熔覆层平均显微硬度分别为729 HV0.3和617 HV0.3,与基材(250 HV0.3)相比有较大幅度提高,且不锈钢粉末12.43%Cr激光熔覆层的显微硬度达到了油压减振器活塞杆表面涂层对硬度的要求。与基材相比,两种不锈钢合金粉末激光熔覆层均具有较好的耐蚀性。     

基于激光填丝熔覆的Cr12MoV模具修复及性能表征

目的引入基体表面粗糙度作为激光填丝熔覆工艺参数,在Cr12MoV表面获得综合性能优良的熔覆层,研究激光功率、送丝速度、扫描速度和表面粗糙度对熔覆层形貌的影响。方法利用Nd:YAG脉冲激光在Cr12MoV基体上熔覆SDK11丝材,用于修复模具表面损伤。利用光学显微镜、SEM和EDS对熔覆层、热影响区微观结构和化学组成进行表征,通过显微硬度仪获得熔覆层纵向硬度分布。结果因为陷光效应,表面粗糙度对熔覆层形貌影响较大,随着粗糙度变大,激光吸收率提高,熔深和稀释率增加,高度降低。影响机理的本质是有效体能量E_v和比填丝率ω。当E_v为80～100 J/mm~3、ω为1～3时,可获得较为稳定的熔覆工艺,熔覆层由胞状晶、柱状晶和等轴晶混合组成,并且晶粒细小,存在硬质铬钒碳化物,可使硬度提升900HV,是基体的3倍。结论 E_v和ω可以作为关键控制工艺因素,在特定范畴内可以获得稀释率低的扁平熔覆层,熔合缺陷少,熔覆层硬度高,不存在明显软化区域。激光填丝熔覆可以达到模具表面缺陷修复的要求。     

超高强不锈钢表面激光熔覆层的组织与性能研究

采用激光熔覆技术在超高强不锈钢1Cr15Ni4Mo3N表面制备了熔覆层,借助光学显微镜、拉伸试验机、冲击试验机、显微硬度计和扫描电镜等对熔覆层的显微组织和力学性能进行了评价。结果表明:所制备的熔覆层无明显冶金缺陷,熔覆层与基体呈良好的冶金结合,主要由表层粗晶区、亚表层细晶区、马氏体和奥氏体双相过渡区及热影响区组成。熔覆层的显微硬度变化趋势与截面的组织分布相一致。熔覆层的抗拉强度达到基体的98%,屈服强度较基体提高约2%,伸长率及冲击韧性分别较基体降低约41%和10%,断裂方式均为韧性断裂。熔覆层可用于1Cr15Ni4Mo3N钢构件的损伤修复与再制造。     

侧向送丝光纤激光单道熔覆层组织

采用正交试验法在不锈钢表面侧向送丝单道激光熔覆,确定激光功率、扫描速度、送丝速度对熔覆层横截面几何尺寸、宽高比及稀释率影响,找出最佳工艺参数组合并进行组织分析.结果表明,当激光功率为2 000 W,扫描速度为4 mm/s,送丝速度为20 mm/s时可得到稳定良好的熔覆层;熔覆层从结合区到表层晶粒形态依次是平面晶、胞状晶、柱状树枝晶、等轴树枝晶、转向树枝晶;熔覆层组织由γ奥氏体和残余δ铁素体组成,δ铁素体主要成蠕虫状、骨架状和侧板条状分布于奥氏体枝晶间或晶界处;熔覆层显微维氏硬度平均值(195 MPa)与基材(207 MPa)相当且分布相对均匀,热影响区维氏硬度略低(178 MPa).     

激光熔覆原位生成增强相强化铁基涂层性能研究

目的 采用激光熔覆技术在304不锈钢表面制备含有碳铬、硼钛化合物及氧化钛等增强相的铁基熔覆层,并对涂层的微观组织及其性能进行研究分析,以期为以后工业化应用提供理论基础.方法 对钛铁(钛质量分数70%)+硼铁(硼质量分数70%)+石墨(纯度99.9%)复合粉末质量分数分别为5%、10%、20%、30%的4种熔覆层(其余熔覆材料为304不锈钢粉末)进行了实验研究,利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射对激光熔覆层的微观组织形貌和增强粒子的成分进行研究分析,用光学显微硬度计对激光熔覆层的显微硬度进行测试,用电化学工作站对熔覆层的耐蚀性能进行测试.结果 熔覆层无明显裂纹、气孔等缺陷,与基材结合良好;加入的石墨与钛铁、硼铁在激光熔覆过程中发生了反应,原位生成了Cr23 C6、Cr3 C2、TiO2、Ti1.8 B50等硬质增强相;随着钛铁、硼铁和石墨所占的质量分数增加,熔覆层中生成的硬质增强相含量增加,熔覆层的显微硬度值也随之得到明显提高,其中质量分数为30%的复合粉末熔覆层硬度是基材的3.6倍;激光熔覆试样较基材的耐腐蚀性也随着复合粉末质量分数的增加而提高,其中质量分数为30%的复合粉末熔覆层的耐蚀性是基材的1.58倍.结论 激光熔覆制备含有碳铬、硼钛化合物及氧化钛等增强相的铁基熔覆层较基材性能有明显提高.     

三光束光内同轴送丝激光熔覆成形新方法研究

目的研究"三光束光内同轴送丝"激光熔覆新方法以及单向、多向单道熔覆成形效果。方法采用光线追迹法分析了三光束光斑几何特性,运用TracePro分析了光斑能量分布。利用研制的三光束光内送丝装置进行了单向以及多向单道熔覆实验,对其展开成形表面质量以及单道熔覆层的组织和硬度分析。结果 "三光束光内同轴送丝"激光熔覆新方法可以将原始圆形激光束整形为周向均匀分布的三个扇形光斑,三个光斑光通量均沿着z轴方向呈"尖顶状"分布,丝材能够被三个光斑均匀包裹。基材和丝材采用不锈钢304材料,丝材线径为0.8 mm,负离焦量为2.5 mm,激光功率为1500 W,扫描速度为3.5 mm/s,送丝速度为20.5 mm/s,展开单向和多向单道熔覆成形测试,丝材熔化充分,熔覆层表面均匀平滑。熔覆层形貌和质量基本不受扫描方向的影响。单道熔覆层和基体结合良好,组织整体比较细密,无气孔和裂纹等缺陷,熔覆层底部到顶部晶粒形态主要为树枝晶、柱状晶、胞状晶和树枝晶,熔覆层组织为铁素体δ和奥氏体γ,凝固模式为FA模式,熔覆层底部到顶部铁素体δ的主要形态为板条状铁素体、蠕虫状铁素体、骨架状铁素体和板条状铁素体。熔覆层的平均硬度(228HV)明显高于基材硬度,熔覆层底部到顶部的硬度过渡平稳,不存在明显软化区,组织整体比较细小致密,晶粒分布均匀。结论 "三光束光内同轴送丝"激光熔覆新方法可以实现光、丝耦合,基材和丝材采用不锈钢304材料,选择合理的工艺参数,可以获得理想的单向以及多向单道熔覆成形效果。     

304不锈钢表面激光熔覆NiMoSi层的组织与性能

为改善304不锈钢的摩擦学性能,分别以A熔覆层20%Ni-48%Mo-32%Si,B熔覆层30%Ni-42%Mo-28%Si(质量分数)混合粉末为原料,在304不锈钢表面利用激光熔覆技术制备复合熔覆层,分别利用XRD、SEM和摩擦磨损试验机分析了熔覆层的物相、显微组织结构及室温下的摩擦学性能。结果表明:复合熔覆层和基体冶金结合良好,仅存在部分裂纹。Mo₅Si₃、MoSi₂是复合熔覆层的主要物相,A熔覆层显微硬度(1060.1 HV0.5)和B熔覆层显微硬度(725.9 HV0.5)均明显高于基体(257.2 HV0.5),A复合熔覆层的磨损率和摩擦因数最低。     

304不锈钢表面激光原位制备Ti(C,N)增强铁基涂层的组织和性能

采用CO_2激光熔覆工艺在304不锈钢表面制备含Ti(C,N)增强相的铁基熔覆层。利用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜、维氏显微硬度计和电化学工作站对熔覆层的组织和性能进行表征分析。结果表明:熔覆层呈典型的树枝晶形貌组织,与基体形成了良好的冶金结合。钛铁粉末与石墨、氮气在激光熔覆过程中发生了原位反应,生成了Ti(C,N)增强相。熔覆层主要由γ-Fe、α-Fe、Ti(C_(0.3)N_(0.7))、Fe-N等物相组成。熔覆层的平均硬度值为450 HV0.2,是基体硬度(240 HV0.2)的近2倍。抗电化学腐蚀性能是304不锈钢基材的1.43倍。     

Laser surface modification using Inconel 617 machining swarf as coating material

A single-stage, blown powder laser cladding process is used to deposit a protective layer of Ni-based alloy Inconel 617 on mild steel substrates. A Design of Experiments methodology is used to analyse the effects of the major laser cladding processing parameters on the deposited layer characteristics. Layer thickness, microstructure, dilution, elemental composition and corrosion resistance are analysed and correlated with the processing parameters and the overall effectiveness of the protective coating assessed. The work is different in that the protective material, usually in the form of costly powder, is in this case virtually cost-free and simply recycled from machining waste without any costly atomisation or similar process. The results show a number of significant relationships between the processing parameters and the effectiveness of the protective coating. The layer thickness and hardness were found to increase with the mass feed rate and decrease with an increase in laser power. A mainly columnar dendritic microstructure was observed in the clads. There was no evidence of significant bonding defects, trapped unmelted particles or porosity under most conditions. In all samples, the coatings displayed significant higher corrosion resistance than the mild steel sample.     

激光熔覆高熵合金涂层的耐腐蚀性能研究进展

利用激光熔覆技术制备的高熵合金涂层已成为一种新兴的绿色清洁耐腐蚀涂层.为了最大程度发挥高熵合金涂层的耐腐蚀防护性能,需要探究激光熔覆高熵合金涂层耐腐蚀性能的影响因素及影响机理.首先阐述了高熵合金理论以及利用激光熔覆技术制备高熵合金涂层的优势,总结了高熵合金激光熔覆涂层优异耐腐蚀特性及耐腐蚀强化机理.重点综述了高熵合金元素组成、激光熔覆工艺参数、涂层后处理工艺以及服役温度4个因素,对高熵合金激光熔覆涂层耐腐蚀性能的影响规律与影响机理.高熵合金中适当添加Ni、Al、Ti等元素,在一定程度上可以提高涂层的耐腐蚀性,但是随着元素含量的进一步增加,由于高熵合金涂层的物相组成改变、晶格畸变严重、元素偏析加剧,可能导致涂层的耐腐蚀性能降低.适宜的激光加工参数可以使涂层具有较好的耐腐蚀性,原因在于涂层的缺陷较少、组织细密均匀.退火、激光重熔、超声冲击处理等涂层后处理工艺,通过改变高熵合金涂层的物相组成以及微观组织特征,来提高其耐腐蚀性.激光熔覆高熵合金涂层的服役环境温度越高,则腐蚀速率越快.最后,对激光熔覆高熵合金涂层的耐腐蚀性能强化方法进行了总结与展望.     

激光功率对激光熔覆FeCoNiCr高熵合金涂层组织结构及腐蚀性能的影响EI北大核心CSCD

针对激光熔覆高熵合金涂层的成分设计已有较多探究,但激光工艺参数对涂层结构与性能的影响尚缺乏系统研究。采用激光熔覆技术在316L不锈钢基体表面制备Fe Co Ni Cr高熵合金涂层,系统探究激光功率(1.2~2.0 kW)对Fe Co Ni Cr高熵合金涂层的组织结构以及耐腐蚀性能的影响规律。不同激光功率制备的Fe Co Ni Cr涂层均由典型的单一面心立方结构(FCC)组成,但随着激光功率的增大,涂层逐渐出现择优取向。Fe Co Ni Cr涂层呈现典型的双层组织结构特征,底部为柱状晶,顶部为等轴晶,但随着激光功率增加,顶部等轴晶逐渐向柱状晶转变。随着激光功率的增加,Fe Co Ni Cr涂层混合熵值逐渐下降。Fe Co Ni Cr涂层具有优异的耐腐蚀性能,但随激光功率的增加而逐渐减弱。其中,当功率为1.2 kW时,涂层的自腐蚀电流密度最小,自腐蚀电压最大且涂层表面无腐蚀坑,具有最佳的耐腐蚀性能,优于316L基体以及Stellite6和Ni60等常规激光熔覆涂层。通过优化激光功率获得具有良好耐腐蚀性能的激光熔覆Fe Co Ni Cr高熵合金涂层,可对该类涂层的开发、制备和应用提供一定的理论指导和技术支持。     

Microstructure and Electrochemical Properties of CoCrCuFeNiNb High-Entropy Alloys Coatings

The CoCrCuFeNiNb high-entropy alloys coatings were prepared by using plasma-transferred arc cladding process. The microstructure and electrochemical behaviors of the coating were investigated in detail. The experimental results indicated that the coating consists of a simple fcc solid solution phase and an order（Co Cr）Nb-type Laves phase. The polarization curves, obtained in 1 and 6 mol/L hydrochloric acid solutions, clearly indicated that the general corrosion resistance of the coating at ambient temperature was better than that of 304 stainless steel. The coating displayed a lower corrosion current and lower corrosion rate. Electrochemical impedance spectroscopy demonstrated that the impedance of the coating was significantly higher than that of the 304 stainless steel.     

激光功率对FeCoNiCrMo高熵合金/氧化石墨烯复合涂层组织及耐腐蚀性能的影响

以17-4PH不锈钢为基体材料,采用激光熔覆技术在不同激光功率(1600, 1800, 2000, 2200 W)下制备了FeCoNiCrMo高熵合金/氧化石墨烯复合涂层,研究了复合涂层的显微组织、物相组成、显微硬度分布和耐腐蚀性能。结果表明,制备的FeCoNiCrMo高熵合金/氧化石墨烯复合涂层的微观组织由体心立方(BCC)固溶体和M₂₃C₆、M₇C₃、Co₂C等金属间化合物组成;随着激光功率的增加,金属间化合物形成的析出相增加,涂层耐腐蚀性能先增加后降低。当激光功率为2000 W时,涂层的硬度最高,且具有最佳的耐腐蚀性能,其自腐蚀电位为0.631 V,约为基体的2.66倍,自腐蚀电流密度为0.319 μA/cm²。激光功率是影响FeCoNiCrMo高熵合金/氧化石墨烯复合涂层组织及耐腐蚀性的显著因素,激光功率的增大促进了涂层中碳化物析出相的生长,有利于提高涂层硬度与耐腐蚀性能,但过高的激光功率下生成的大量硬质金属间化合物增大了涂层的裂纹敏感性,涂层产生明显裂纹,导致涂层耐腐蚀性能降低。     

镍基合金激光熔覆-离子渗硫复合改性层组织性能

利用激光熔覆和离子渗硫技术在45钢表面制备复合改性层,采用SEM,EPMA,XRD等手段对比研究激光熔覆层和渗硫层的组织形貌、成分分布及相组成;并测试渗硫前后涂层的耐磨性和耐蚀性.结果表明,镍基合金涂层主要由γ-（Fe,Ni）,Fe_0.64Ni_0.36,M₂₃C₆,WC,M₇C₃和Fe₂B等物相组成,显微硬度达到740 HV0.2.渗硫后在激光熔覆层表面形成了以FeS为主的渗硫层,表面疏松多孔,由微纳米级的尖岛状颗粒堆砌而成.与熔覆层相比,复合改性层的摩擦系数和磨损量都显著降低,减摩和耐磨效果明显.渗硫后镍基合金激光熔覆层自腐蚀电位下降,腐蚀电流密度增大,耐蚀性略微降低.     

激光熔覆制备高熵合金涂层的研究进展

激光熔覆技术具有高的冷却速度、低的稀释率、涂层与基体冶金结合等优点,采用激光熔覆技术制备耐磨性和耐腐蚀好的高熵合金涂层是近几年高熵合金领域的研究热点之一。首先概括了激光熔覆技术制备的高熵合金体系及组织结构特征,大多高熵合金涂层以固溶相为主,少数合金涂层形成了非晶相,与熔炼制备高熵合金块体材料相比,涂层组织具有均匀、细小致密等特点。然后介绍了涂层的性能特征,涂层具有较高的硬度、良好的耐磨性,同时指明高耐磨性涂层不仅具有高的硬度,同时还需要具有一定的塑韧性。涂层合金中大多包含有Al、Cr、Si和Co等形成稳定氧化膜的元素,呈现优异的抗腐蚀性能。随后重点概述了合金元素（Al、Mo、V、Ti、B、Ni、Nb和Cu等）、熔覆工艺参数（激光功率、扫描速度和预制层粉末厚度）和热处理工艺对涂层组织结构和性能的影响规律。其中,熔覆工艺参数对涂层组织结构和性能的影响研究相对较少,将是未来研究的重点内容之一。最后对激光熔覆技术制备高熵合金涂层存在的问题和未来的研究方向做了展望。