激光熔覆WF218合金粉末的研究

本文对激光熔覆用WF—218合金粉末的激光熔覆工艺和熔覆层组织、性能进行了研究,获得了WF—218钴基合金粉末激光熔覆层厚度和宽度与最小比能量关系曲线和熔覆层的性能数据,为用户选择和使用激光熔覆WF—218合金粉末和在气门等产品上应用提供了依据。     

激光熔覆熔池表面温度场分布的检测

采用电荷耦合器件(CCD)高温检测技术,检测了送粉同步式和预置式两种不同工艺下Ni基合金激光熔覆熔池,得到了其在不同功率下的熔池形貌、尺寸和温度场分布.结果表明,当激光功率低于1100 W时,合金粉末熔化不均匀,熔池形貌不规则;当激光功率达到1300 W时,熔池形貌近似椭圆形分布,比较规则平滑,x,y方向尺寸分别为2.8 mm,2.7 mm,平均温度为1800 K,其形貌和尺寸趋于稳定;当激光功率继续增加时,熔池形貌基本不变,但平均温度增加,由于高温热传导熔化,熔池尺寸会有少量增加.     

激光熔覆过程中熔池图像的实时检测

建立了基于CCD摄像机的激光熔覆过程检测系统，得到熔池的动态变化过程。从动态视频中读取每祯数字图像，获得稳定的熔池区图像。对熔池图像处理的算法进行研究，得到清晰准确的熔池形貌边缘;提取熔池中心，得到单道熔覆层熔池的相对高度变化，能够近似表征沉积表面的起伏。在图像采集卡与计算机图像处理单元互相通信和采集软件模块的基础上进行连续视频图像实时处理程序的开发，在0.2 s内完成对图像的采集处理工作，为获得精确的熔池位置偏差和激光熔覆过程控制提供了检测基础。     

送粉激光熔覆时激光与粉末的交互作用

通过建立粉末在激光照射下的热传导模型，用有限差分法计算了不同合金、不同粒度的粉末在不同激光功率密度作用下的温度变化，通过实验验证得出各种粉末在不同激光功率下的临界熔化时间和相应的临界激光扫描速度。     

激光熔覆过程预置粉末熔化行为的动态检测与分析

粉末的熔化行为对激光熔覆过程的精确成形控制有重要影响。针对粉末预置时与激光的复杂动态热交互行为,建立高速摄像光学采集系统,检测并分析粉末熔化的动态过程,分析了不同特征阶段对粉末熔化成形特征的影响规律与作用形式,建立了可以描述熔化过程的物理模型,研究了不同特征阶段下激光与粉末的动态热物理作用机制。实验结果表明:半导体激光熔覆过程中粉末的熔化行为一般存在4个典型特征阶段,不同特征阶段的作用周期对成形参数的影响规律不同;通过对不同特征阶段的热物理行为进行分析,建立了可以描述半导体激光与粉末热交互作用的动态物理模型;通过对动态物理模型的分析,获得了激光功率、离焦量等参数对不同特征阶段热物理行为的作用机制。     

激光熔覆制造中的粉末输送检测与控制技术

针对激光熔覆制造过程中存在的粉末输送不均匀问题,提出了一种基于光电传感器的粉末流量检测与控制方法.在分析粉末流对光线的吸收特性的基础上,设计了一种新型的光电式粉末流量传感器.该传感器采用红色发光二极管作为光源,二极管所发出的光线经粉末流散射后照射到光电变送器上.通过信号调理可以将传感器输出电压信号与粉末流量相对应.对该传感器进行测试,试验数据表明:粉末流量与传感器输出信号具有较好的线性相关度.为实现粉末流量控制,基于模糊PID控制策略,开发了一套采用PIC单片机作为控制元件的粉末流控制器,对辊轮式送粉器的粉末传榆进行流量控制,粉末流量稳定性提高60%以上.     

脉冲激光熔覆Ni60合金粉末的试验研究

采用脉冲Nd:YAG激光器对Ni60合金粉末进行了单道单层、多道单层的熔覆工艺试验研究.采用单因素试验方法,研究了激光工艺参数(激光功率、扫描速度、离焦量等)对熔覆层尺寸的影响,从而得到了单因素条件下最佳的工艺参数.同时对所形成的熔覆层进行金相组织分析,结果表明: 所形成的熔覆层与基体为良好的冶金结合; 内部组织由大量的枝晶和等轴晶构成且组织均匀、致密; 熔覆层硬度最高达823HV(为基体材料硬度的3～4倍),为激光快速成型零件提供了应用基础.     

激光直写标志牌专用熔覆粉末的设计及分析

为了研制激光直写标志牌系统所需的专用熔覆粉末,以满足铁路货车用耐候钢Q450NQR1凸字型标志的要求,采用均匀设计与优化的方法,对熔覆合金粉末的成分进行了理论分析和试验验证,取得了不同成分下熔覆层的外观形貌、硬度、腐蚀失重及失重率等数据.结果表明,当合金成分的质量分数为W(Ni)=0.20～0.22,W(Cr)=0.1...     

基于CCD的激光熔覆熔池宽度的在线检测研究

为了研究激光熔覆熔池尺寸,采用CCD摄像机和VISUAL C++平台自主开发的图像处理软件,建立了一套针对激光熔覆熔池宽度的在线检测系统,提取了熔池边缘和几何特征参量,通过标定试验测定系统的校正系数,在线获取了熔覆层的宽度。结果表明,该系统能比较准确地实现熔池宽度的在线检测,为实时检测激光熔覆熔池表面质量提供了一个有效的工具。     

纯Cr粉末激光熔覆性能研究

利用激光在PCrNi3Mo钢上熔覆纯Cr粉末。结果表明,激光熔覆层与基体发生了冶金结合。熔覆层具有较高的硬度和良好的耐磨性。     

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。     

铝合金表面激光熔覆Al+Y粉末的研究

为了研究激光熔覆制备Al-Y合金涂层的可行性,采用CO2激光器熔化预置的Al+Y混合粉末的方法,利用SEM,XRD,EDS和硬度检验等方法分析了熔覆层的显微组织、物相组成、成分分布和硬度等。在2034铝合金表面得到了激光熔覆涂层,其物相主要由Al,Y5Al3,YAl3,YA1等组成,Y元素主要分布于晶界和枝晶间,熔覆层的显微硬度70HV0.2～95HV0.2与基体的100HV0.2～120HV0.2相比较低,原因在于降低了基体中Cu元素的固熔强化效果。结果表明,熔覆层与基体形成了良好的冶金结合,熔覆层显微组织显著细化。     

同轴送粉激光熔覆中粉末流对光束能量的衰减作用

为了得到同轴送粉激光熔覆中激光束穿过粉末流后的能量变化,研究了粉末浓度分布对激光能量的衰减作用。模拟了稳态、存在基底和熔池的情况下粉末流的空间分布,通过粉末浓度与激光能量衰减的关系,得到了任意粉末分布及激光能量分布下的衰减率。研究了基底对气流场的作用以及基底对粉末的反弹作用两种因素对粉末浓度分布的影响,并比较了平顶形光束在不同熔池尺寸和送粉率下的衰减率。结果表明,存在基底时粉末流对激光的衰减率比无基底作用时一般高2倍以上,与送粉率成正比,在熔池尺寸较小时与其大小成反比。     

柱塞Co基粉末激光熔覆工艺研究

为增强1Cr18Ni9Ti不锈钢零件的硬度及耐磨性,采用激光熔覆技术在其表面制备Co基合金熔覆层。利用光学显微镜,分析了熔覆层的微观组织;应用显微硬度计测试了熔覆层的硬度;应用浓度为2%的硝酸溶液做腐蚀剂,测试了熔覆层的耐腐蚀性。并与等离子热喷涂、Ni基合金熔覆等其它表面改性技术进行比较,结果表明:1Cr18Ni9Ti不锈钢柱塞Co基合金激光熔覆层硬度达到HV520,具有较好的耐磨性,其抗酸腐蚀性能也达到检验标准要求。     

铁基合金粉末的激光熔覆性能实验研究

通过用配置的铁基合金粉末针对不同的基体材料的多次激光熔覆实验,得出熔覆层硬度因熔池的快速冷却得到极大提高.分析显示熔覆层组织主要为富C、B、Si的树枝晶和Fe-Cr马氏体组织.相变体积的膨胀可抵消部分热收缩应变,可得到大面积高硬度无裂纹涂层.随试件体积和热容的增大,熔池冷却速度加快,一次性枝晶减少,马氏体的过饱和度增大,涂层硬度进一步提高.耐磨对比试验证明,铁基合金熔覆层和Cr12淬火基体相比,耐磨性有较大提高.     

激光熔覆技术研究

利用激光在PCrNi1Mo钢上熔覆纯Cr粉末,采用多道搭接激光熔覆技术获得了最佳的激光熔覆工艺参数。实验结果表明,激光熔覆层均匀连续,无宏观气孔和裂纹,激光熔覆层与基体发生了冶金结合。     

镍铁铝混合粉末的激光熔覆冶金研究

为了利用高能激光束将镍、铁、铝金属单质的混合粉末快速熔融，得到高性能的镍铁铝合金，并直接用于熔覆，采用激光3-D打印的金属粉末成型的方法，用一台中低功率的光纤激光器，以工程中常用的轧制不锈钢板为基底，研究了一定比例的镍、铁、铝混合粉末的熔覆冶金情况。通过优化激光工艺参量（激光频率、扫描速率、激光功率和离焦量）组合，得到了质量良好的单道熔覆结果。通过激光共聚焦显微镜、晶相显微镜以及扫描电子显微镜等检测手段，对熔覆条的宏观形貌和微观组织进行观察。结果表明，可获得良好的无气孔无裂纹的合金组织，且合金与基板形成了良好的冶金结合；熔覆层硬度低于基板硬度30HV左右，但截面硬度分布均匀。该研究有助于得到各向性质统一的冶金层。     

激光熔覆立铣刀的制造研究

采用同步送粉激光熔覆方法，在45#钢立铣刀坯材的刃带部位，熔覆一层钴基自熔合金作为立铣刀的加工刃。研究了激光熔覆工艺参数对激光熔覆层形状和开裂的影响，结果表明，熔层宽度的关键因素是激光的有效光斑尺寸，它是由激光功率密度与熔覆速度决定的；熔层高度的关键因素是粉末的线送粉速率，它是由送粉器的送粉速率与熔覆速度的比值决定的；提高激光功率可显著降低熔层开裂倾向。同时，薄的熔层形状可以降低熔层开裂的倾向。进行了激光熔覆立铣刀工装设备．和工艺研究；采用优化工艺，在45#钢铣刀坯材上熔覆成功无裂纹，成型良好、硬度分布满足使用要求的功能层；通过了国标GB／T122．4．3-90规定的立铣刀切削性能试验。以激光熔覆新工艺完成了立铣刀的制造。     

激光熔覆熔池温度监测与控制系统的研究现状北大核心CSCD

激光熔覆是一种新兴的材料表面技术,近年来得到了快速发展。激光熔覆层的质量受熔覆过程中多种因素的影响,其中熔池温度是一个非常关键的因素,激光熔覆熔池温度的监测与控制系统的研究对提高熔覆层质量具有重大意义。介绍了激光熔覆熔池温度的检测方法,综述了目前激光熔覆熔池温度控制系统的研究现状,并列举了部分温度控制系统。根据目前国内外的发展现状提出了熔池温度监测与控制系统的发展方向。     

反应放热激光熔覆过程中的熔池状态分析

对激光熔覆涂层过程中,激光能量问题以及动态熔池的对流变化和温度场分布进行了分析,重点研究了反应放热激光熔覆的熔池特点.普通激光熔覆由于存在激光能量问题,不易得到较厚涂层.反应放热制备激光涂层时,材料在熔池中发生反应,放出大量热量,可以补充所需的能量,有利于熔化较厚的预涂层.并且,反应放热生成的增强相性能优良,是进行激光熔覆涂层的优选方法.在钛合金表面上,通过NiCrBSi和NiCrBSi+5wt.%B4C两种材料体系的激光熔覆试验,验证了反应放热制备激光涂层的优越性.