表面激光熔覆H13/NiCr-Cr3C2复合粉末熔覆层性能研究

采用激光熔覆技术在H13基体表面制备H13与Cr₃C₂-NiCr复合粉末的熔覆层,首先借助扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射(XRD)观察分析粉末和涂层的微观组织与相结构以及两者的结合特征,然后通过热震试验测试熔覆层的热疲劳性能,接着测试涂层表面和截面的显微硬度,最后使用高温摩擦磨损试验机测试各种因素对基体与熔覆层耐磨性的影响。结果表明,85%H13+15%NiCr-Cr₃C₂复合粉末的熔覆层质量最好,复合粉末主要由Fe-Ni相和Fe-Cr相组成,熔覆层主要物相为马氏体、Cr₃C₂、Cr₇C₃和(Cr·Fe)₇C₃。经过激光熔覆处理后,熔覆层的显微硬度随着Cr₃C₂-NiCr含量的增多而增大,熔覆层表面的显微硬度值接近1100 HV,熔覆层的平均显微硬度为920 HV。在相同条件下,基体的磨损深度显著大于熔...     

CeO2对激光熔覆Ni60合金涂层组织及性能的影响

为了研究稀土元素CeO₂对激光熔覆涂层性能的影响,以45#钢为基体、Ni60和Ni60+CeO₂粉末为熔覆材料,采用激光熔覆多道搭接工艺制备了含不同含量稀土氧化物的熔覆层。通过对熔覆层着色探伤、显微组织观察、显微硬度测定的试验,分析不同含量的稀土氧化物对熔覆层表面裂纹数量、显微组织、硬度的影响规律。结果表明,CeO₂的最佳掺杂质量分数为0.004;适量稀土元素CeO₂的掺杂,可使熔覆涂层裂纹数量减少,熔覆层的显微组织更加均匀而细小;熔覆涂层表面显微硬度远高于基体,维氏硬度是基体的3.6倍,搭接区域硬度值是基体的3倍左右。这表明稀土元素的添加可以抑制裂纹、细化晶粒,并在一定程度上提高熔覆层硬度。     

碳纳米管含量对激光熔覆镍基复合涂层组织与性能的影响

针对Ni60A/WC复合涂层硬质相分布不均、减摩性能不足等问题,利用碳纳米管（CNTs）的高熔点和优良的自润滑性能,采用激光熔覆技术在45钢基体表面制备了添加不同含量CNTs的镍基耐磨涂层。通过扫描电子显微镜、能谱仪和X射线衍射仪（XRD）分析了涂层的显微组织、元素组成和相组成。通过显微硬度计和摩擦磨损试验机测试了涂层的硬度和耐磨性能。XRD图谱表明:熔覆层主要由Ni-Cr-Fe固溶体和WC、W₂C、Cr₃C₂、Cr₇C₃、Cr₂₃C₆、B₄C等硬质相组成。显微组织结果表明:CNTs的添加促进了异质形核,有利于硬质相均匀分布,明显细化了熔覆层的显微组织。由于CNTs具有细化晶粒以及提升自润滑性能的作用,适量添加CNTs可提升熔覆层的显微硬度和耐磨性能。当CNTs的质量分数为0.5%时,熔覆层的显微硬度为1100 HV,摩擦系数为0.3,磨损体积为1.24×10^-4 mm³     

纳米SiC含量对激光熔覆镍基合金组织性能影响

采用预置式,在45^#钢基体表面,铺设0.8 mm厚度的纳米SiC增强NiFeBSi复合合金粉末。利用3 kW横流CO₂激光,熔覆不同增强比例的复合涂层。利用X射线衍射（XRD）仪,扫描电镜（SEM）、显微硬度仪、摩擦磨损试验机分别对不同增强比例涂层进行微观组织、力学性能的分析及讨论。探究了纳米SiC含量对熔覆层组织性能的影响。研究结果表明,NiFeBSi+纳米SiC复合涂层具有与NiFeBSi合金涂层相似的组织形貌特征,在激光熔覆过程中纳米SiC颗粒的分解,致使γ（Fe,Ni）枝晶间上形成了多种碳化物。因此,显著提高了NiFeBSi合金涂层的硬度,并随着纳米SiC的掺入量增多,硬度提高显著。纳米SiC的加入显著地增强了熔覆层的耐磨性能,但随含量增加磨痕表面产生脆性变形和裂纹,其中NiFeBSi+w（SiC）=7%复合涂层的耐磨性能最好。     

超声辅助工艺对激光熔覆涂层组织性能影响

为提高传统激光熔覆涂层中的组织性能和整体质量,采用空载式超声振动辅助设备制备涂层。在45钢表面制备304L+La₂O₃涂层,分析研究了熔覆层的显微组织、物相组成、显微硬度和摩擦磨损性能。结果表明：超声振动产生的空化效应以及声流作用能够使涂层晶粒更加细小,改善组织性能。施加超声后熔覆层硬度平均为758.2 HV,比无超声工艺提高了7.4%,摩擦因数和磨损量分别降低了6.5%和12.9%。     

激光重熔对铁基/TiC复合涂层成形质量及性能研究

为研究激光熔覆过程中重熔功率对熔覆层的形貌和性能影响，采用激光重熔技术，在Ti6Al4V钛合金表面制备了铁基/TiC复合涂层。采用着色渗透探伤剂和金相显微镜观察了熔覆层表面裂纹和气孔的分布情况，利用维氏硬度计和摩擦磨损测试仪表征了熔覆层的截面显微硬度和摩擦磨损性能。结果表明，重熔功率的增加能够有效地抑制熔覆层的裂纹和气孔；在力学性能方面，重熔后的熔覆层维氏硬度约是Ti6Al4V钛合金基体的8倍，当重熔功率为1 200 W时，所制备的铁基/TiC复合涂层的平均维氏硬度达到最大值，约为1 188 HV;此外，随着激光重熔功率增大，铁基/TiC复合涂层在磨擦磨损的过程中可以有效地阻止磨粒和摩擦副对熔覆层的微切削与塑性变形，同时，熔覆层的磨损量降低，摩擦系数降低。     

镁合金表面激光熔覆Al-Si基纳米SiC复合涂层的组织及性能

纳米材料由于其结构的特殊性,具有一般材料难以获得的优异性能,为了将纳米材料的优异性能应用到镁合金表面改性当中,利用横流CO₂激光器在AZ31B镁合金基体上制备了Al-Si合金粉末+5%纳米SiC粉末复合涂层,采用光学显微镜、扫描电子显微镜观察了熔覆层的显微组织并分析了微区成分分布情况,激光熔覆层与基体结合良好,熔覆层的显微组织具有明显的结构特征,出现了大量的十字架结构。X射线衍射结果表明,激光熔覆层的组成相主要为Mg₂Si、Mg₂C₃、Mg₁₇Al₁₂、A_l3.21Si_0.47等。利用显微硬度仪进行了硬度测试,由于在激光熔覆过程中新形成的化合物起到了强化作用,熔覆层的最高显微硬度可达216 HV0.2,是基体的3倍多。     

真空环境对激光熔覆涂层组织性能的影响

为提高传统激光熔覆涂层中的组织性能和整体质量,采用真空环境制备涂层。在45钢表面制备304L+La₂O₃涂层,分析研究了熔覆层的宏观外貌、显微组织、物相组成、显微硬度和摩擦磨损性能。结果表明,真空环境可隔绝氧气,防止宏观外貌发生氧化;真空环境可以增加熔池的流动性,改善组织的致密性;真空下的熔覆层硬度平均为797.9 HV,比无真空环境提高了13.4%,摩擦因数和磨损量分别降低了8.6%和16.9%,耐磨损性能增加。     

Y_(2)O_(3)含量对激光熔覆镍基复合涂层组织与性能的影响北大核心CSCD

针对Ni60+NbC+h-BN@Cu复合涂层开裂行为明显,硬度、耐磨性不足等问题,利用Y_(2)O_(3)的化学活性强、原子结构特殊的性能,采用激光熔覆技术在45钢表面制备了添加不同含量Y_(2)O_(3)的镍基涂层。使用着色探伤试验检测涂层的裂纹数量,通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度计和摩擦磨损试验机等设备,系统地分析并研究了不同Y_(2)O_(3)含量对熔覆层的物相组成、微观组织、显微硬度以及摩擦磨损性能的影响。结果表明:Y_(2)O_(3)的添加,起到了消除涂层表面的裂纹的作用,一定量的Y_(2)O_(3)可完全消除裂纹缺陷。不同Y_(2)O_(3)含量的涂层的相组成没有发生明显变化,主要由Ni-Cr-Fe、FeNi_(3)、M_(23)C_6、M_7C_6、NbC、CrB、h-BN、Cr_(2)Nb组成。Y_(2)O_(3)的添加提高了形核速率,明显细化了熔覆层的显微组织。当Y_(2)O_(3)的质量分数为1%时,熔覆层的显微硬度为770 HV_(1.0),摩擦系数为0.3,磨痕宽度为0.322 mm,相比于未添加Y_(2)O_(3)的熔覆层,硬度提升了18.4%,摩擦系数减小了0.1,磨痕宽度减小了0.084 mm。研究结果为制备性能优良的镍基复合涂层提供了参考。     

激光熔覆制备SiC/Ni基复合涂层及其耐冲蚀性能

采用激光熔覆技术在45#钢表面分别制备了Ni60A涂层及SiC/Ni60A复合涂层。采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)仪对涂层进行了显微组织和物相分析,并测试了熔覆层的显微硬度和耐冲蚀磨损性能。结果表明,在激光作用下,SiC由于具有较小的生成热容易溶解在合金涂层中。熔覆层的物相主要由γ(Ni-Cr-Fe)固溶体及Fe7C3,Fe0.79C0.12Si0.09等化合物组成。在固溶强化、第二相强化及细晶强化的共同作用下,SiC/Ni60A涂层的抗冲蚀性能显著提高,涂层的显微硬度也明显增加。     

(MoO3+B2O3)对镍基合金激光熔覆层的影响

采用激光熔覆技术，在A3钢表面进行了Ni60合金粉末添加(MoO3+B2O3)的熔覆实验。使用金相显微镜、扫描电镜、电子能谱和X射线衍射仪对熔覆层进行了显微组织和物相分析，讨论了(MoO3+B2O3)加入量对熔覆层组织、裂纹敏感性的影响,并测试了涂层硬度及摩擦性能。结果表明，通过对工艺参数及(MoO3+B2O3)含量的优选，可以获得无裂纹、无气孔且与基底呈冶金结合、质量良好的熔覆层，其组织为BMo2C,Cr23C6和Ni4B3的共晶体分布在γ-Ni固溶体基体中。与纯Ni60熔覆层相比，虽然其硬度稍有降低，但耐磨性却有较大提高,因而适量(MoO3+B2O3)的加入能抑制涂层中块状CrB脆性相的产生，形成细小的网状共晶体，使得涂层组织均匀细化，且韧性成分提高，从而涂层的韧性提高、裂纹敏感性降低。     

CeO_2含量对激光熔覆TiB/TiN涂层显微组织和性能的影响

在Ti和h-BN粉末中添加不同含量的CeO_2作为原料,采用激光熔覆技术在Ti3Al2V表面原位合成TiB/TiN复合陶瓷强化涂层。通过测试分别研究了不同含量的CeO_2对熔覆层的强化相微观组织形貌、显微硬度和摩擦磨损性能的影响。结果表明,熔覆层原位合成了TiB和TiN强化相;通过添加适量的CeO_2,熔覆层中的强化相变得更加细小,组织分布更加均匀,硬度和摩擦磨损性能得到提高。CeO_2加入量的质量分数为2%时,熔覆层的表层硬度可达1400HV,耐磨损性能最佳。     

原位生成TaC颗粒增强镍基激光熔覆层

利用激光熔覆技术,在A3钢表面制备出了原位生成TaC颗粒强化的镍基复合涂层。使用金相显微镜、扫描电镜(SEM)、电子能谱(EDS)和X射线衍射(XRD)仪对熔覆层进行了显微组织和物相分析,并测试了熔覆层显微硬度及摩擦性能。结果表明,在适当的工艺条件下,激光熔覆制备原位生成TaC颗粒增强镍基复合涂层成形良好、表面光滑,涂层与基体呈现良好的冶金结合。熔覆层组织由原位生成的TaC颗粒相 Cr3C2与γ(Cr-Ni-Fe-C)的枝状共晶相 γ(Cr-Ni-Fe-C)基体组成。由于TaC颗粒强化相的形成及其均匀弥散分布,既提高了涂层中的强化相比例,又细化了组织,使得TaC/Ni60激光熔覆层具有高的硬度(平均硬度HV0.31100),与纯Ni60熔覆层相比,耐磨性提高4倍。     

H13钢表面激光原位自生TiC颗粒增强复合涂层的微观结构和摩擦磨损性能

利用6kW横流CO2激光器在H13钢基材表面原位合成了以TiC颗粒为增强相的复合熔覆层。借助X射线衍射(XRD)和能谱仪(EDS)分析了涂层的物相组成,结合光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)观察了涂层的微观组织,运用显微硬度仪和摩擦磨损试验机测试了涂层的硬度和摩擦磨损性能。结果表明,当预置层中Ti与Cr3C2物质的量比为2.44:1时,熔覆层的主要物相为碳化物TiC、Cr7C3和Fe-Cr固溶体。随着预置层中Ti含量的减少,即当预置层中Ti与Cr3C2物质的量比为2:1时,熔覆层中Cr7C3相增多,而当预置层中Ti与Cr3C2物质的量比为2:2.33时,熔覆层中则出现(Cr,Fe)7C3相。SEM和EDS分析显示,TiC增强相随激光功率密度的增大由球状向薄层状转变。当预置层中Ti与Cr3C2物质的量比为2:2.33,激光功率密度为24.38kW·cm-2时,涂层表面宏观质量良好,无气孔裂纹缺陷,涂层截面平均显微硬度达到931.9HV0.2,约为基材的2.21倍,最低磨损失重仅为基材的27.2%。     

SiC颗粒尺寸对TiNi基熔覆层组织与性能的影响

采用激光熔覆技术在TC21钛合金表面熔覆了含有SiC颗粒的复合涂层,研究了SiC颗粒尺寸对熔覆层物相组成、微观组织、硬度及摩擦磨损性能的影响。结果表明,熔覆层中的主要物相为Ti2Ni、TiNi、Ti5Si3和TiC;TiC颗粒起到细化晶粒的作用;添加微米SiC颗粒后的熔覆层表面硬度和耐磨性分别为基体的2.1倍和2.082倍,而添加纳米SiC颗粒后的熔覆层表面硬度和耐磨性分别为基体的2.4倍和1.475倍。     

稀土氧化物对Al2O3-ZrO2激光熔覆层组织与性能影响研究

为了解决在钛合金表面通过激光熔覆技术制备得到的Al₂O₃-ZrO₂陶瓷涂层脆性大、易开裂的问题,有效提升钛合金性能,扩大其使用范围,采取在熔覆层材料中添加稀土氧化物CeO2的方法,对Al₂O₃-ZrO₂陶瓷熔覆层的裂纹敏感性进行了改善。通过分析熔覆层宏观、微观组织,测试熔覆层性能,研究CeO2含量对熔覆层裂纹敏感性的影响规律,探究CeO₂调控辅助激光熔覆制备Al₂O₃-ZrO₂陶瓷涂层最佳含量,揭示稀土氧化物对熔覆层裂纹敏感性影响的作用机理。结果表明：通过添加稀土氧化物调控,熔覆层裂纹数量明显减少,熔覆层裂纹控制主要归功于稀土元素对熔覆层组织的细晶强化效应;当CeO₂质量分数为0.8%时,熔覆层微观组织最为致密,对裂纹抑制作用最为明显;熔覆层断裂韧性相较未添加稀土调控辅助时有明显提高,从4.1 MPa·m^1/2提高至7.3 M...     

钛合金激光熔覆(Ti+Al/Ni)/(Cr2O3+CeO2)

为改进钛合金(Ti6Al4V)的耐磨性能，应用脉冲Nd:YAG激光进行了钛合金表面熔覆(Ti+Al/Ni)+(Cr2O3+CeO2)复合涂层实验，分析了工艺参数对熔覆层高度、熔深、稀释率的影响，观测了熔覆层的组织与性能。结果表明，熔覆层高度和熔深随单脉冲能量的增加而增大。单脉冲能量20 J,脉宽8 ms,频率5 Hz,扫描速度1.1 mm/s时稀释率达到最小，其值为3.95%。熔覆层组织是在细小树枝晶和共晶基体上散布的未熔Cr2O3颗粒和白亮球状液析Cr2O3，并有硬化TiAl陶瓷颗粒增强相存在。显微硬度明显提高，最高可达1150 Hv，平均是基材的3～4倍。熔覆层和基材实现良好冶金结合，白亮熔合区宽度10～20 μm。通过优化工艺参数，获得连续、均匀、无裂纹和气孔的高质量涂层。     

激光熔覆原位生长VC-WxC颗粒增强镍基涂层研究

为了提高45#钢表面强度和耐磨性,采用激光熔覆技术制备原位生长VC-WxC颗粒增强镍基涂层。使用金相显微镜、扫描电镜、电子能谱和X射线衍射仪对熔覆层显微组织和物相进行了分析,并对熔覆层显微硬度及摩擦性能进行了测试。在适当工艺条件下,熔覆层成形良好,涂层与基体呈现良好的冶金结合;熔覆层底部组织为定向生长的 γ(NiFe)树枝晶,熔覆层中上部组织为VC,W2C,WC和Cr3C2相,均匀分布于γ(NiFe)树枝晶基体中;熔覆层具有极高的硬度(平均HV0.31400),耐磨性是纯Ni60涂层的6倍。结果表明,其硬度和耐磨性的提高归因于涂层中大量的VC,W2C,WC和Cr3C2相的生成,并均匀分布于涂层的基体中。     

TiO2对铁基合金激光熔覆层组织和性能的影响

在 4 5 #钢基底上进行了铁基合金和铁基合金加TiO2 的激光熔覆对比实验。采用渗透法观察熔覆层表面裂纹 ,利用金相显微镜和扫描电镜观察熔覆层横断面的显微组织 ,使用X射线衍射仪对熔覆层进行物相分析 ,并测试了熔覆层横断面的硬度分布和熔覆层的摩擦磨损性能。结果表明 ,在一定的工艺条件下 ,添加适量的TiO2 ,可以获得成形良好、无裂纹、组织致密均匀、耐磨性好的高质量铁基激光熔覆层。适量的TiO2 可使涂层共晶体数目增多且分布均匀 ,组织细化 ,裂纹消失 ,在降低涂层裂纹敏感性的同时仍保持涂层的硬度和耐磨性不降低。TiO2 对铁基熔覆层性能改善的原因是 :适量TiO2 的加入 ,在涂层中可形成Cr13Fe35Ni13Ti7金属间化合物 ,熔覆层组织由亚共晶组织转变为性能较好的伪共晶组织 ,且由于高熔点的Ti硼化物的析出 ,提高了形核率 ,使组织颗粒细化、均匀。     

Ti811表面原位生成纳米Ti_3Al激光熔覆层的组织和性能

利用同步送粉激光熔覆技术在Ti811合金表面制备了单道激光熔覆层。利用X射线衍射仪、扫描电镜、能谱分析仪等分析了熔覆层的组织和相组成,利用显微硬度计测试了熔覆层的显微硬度,利用摩擦磨损试验机和白光干涉轮廓仪测试了熔覆层的摩擦磨损性能。结果表明:熔覆层为典型的魏氏组织,在α-Ti围成的晶界中分布着α′-Ti、α″-Ti和β′-Ti,纳米Ti_3Al颗粒弥散分布在熔覆层中;与基底相比,熔覆层的显微硬度较,最高为480HV;涂层中弥散分布着大量纳米Ti_3Al颗粒,有效降低了熔覆层的摩擦因数,提高了熔覆层的摩擦磨损性能。