激光合金化Si3N4/石墨复合涂层及其摩擦学性能研究

在 4 5钢表面激光合金化Si3 N4/石墨复合涂层 ,对合金化层的微观组织结构、显微硬度、元素含量和分布、摩擦磨损性能等进行了分析和实验研究 ,并据此对预涂层材料组成、配比和激光合金化工艺参数进行了优化。结果表明 :激光合金化Si3 N4/石墨复合材料能够获得组织均匀细密、硬度显著提高的合金化层。并且在干摩擦条件下 ,减小了金属表面的摩擦系数 ,提高了耐磨性和抗粘着的能力 ,整个摩擦过程也很稳定     

铝合金激光表面合金化的组织及性能

表面激光合金化是铝合金表面改质的重要方法之一。但目前还处于研究阶段，金属元素和陶恣粉末都可作为合金化物质注入表面激光熔池之中。以ＺＬ１０１合金为基体，进行激光表面合金化试验，可得到不同的表面组织和性能，从而呈现不同的强化效果。     

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。     

Fe_xCoCrAlCu/Q235激光合金化层组织及性能研究

采用激光合金化法在Q235钢表面制备FexCoCrAlCu(x=0,0.5,1,2)高熵合金涂层。利用X射线衍射仪(XRD)、电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和显微硬度计对激光合金化层的相结构、显微组织、化学成分和硬度进行分析。结果表明,不同Fe含量的FexCoCrAlCu/Q235高熵合金化涂层均为具有简单体心立方(BCC)结构的固溶体,合金化层与基体间呈良好的冶金结合,显微组织为典型的枝晶组织,固溶体组织中出现了成分偏析现象。激光合金化层的显微硬度远高于基材Q235钢,且随着Fe主元含量的增加,涂层显微硬度呈下降趋势。FexCoCrAlCu/Q235激光高熵合金化层由表面至基材体系的混合熵呈高熵-中熵-低熵梯度变化。     

球墨铸铁表面激光点状合金化组织及热疲劳性能研究

采用CO2激光器对珠光体基体的球墨铸铁表面进行了点状合金化处理。设计了激光合金化点的分布方案，研究了强化层的组织和性能，对激光处理后的试样进行了热疲劳实验。结果表明，预置TH-2A型C-Si-B-RE合金化涂层，选择适当的激光辐照参数，可以获得表面光洁、硬度高、无裂纹的合金化层。热疲劳实验的循环温度为700 ℃至25 ℃，加热90 s，冷却10 s，共循环90次。实验发现，激光合金化点及其热影响区(HAZ)以外表面区域的热疲劳裂纹萌生主要与石墨球的存在及其圆整度有关，基体中裂纹的扩展在点状合金化区周围受到阻滞。合金化区内热疲劳裂纹同样在合金化区与热影响区的宏观界面被阻滞。热影响区内裂纹萌生主要与热循环过程中产生的氧化物有关，热影响区内极为细化的珠光体团有效地阻滞了裂纹并迫使其只能沿晶界缓慢扩展。     

AZ31B镁合金表面激光合金化Al-Cu涂层制备及其性能研究

针对镁合金表面耐磨性差的问题,采用预置粉末法对AZ31B镁合金表面进行激光合金化Al-Cu粉末试验。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)仪、显微硬度计、摩擦磨损试验机对合金化涂层的相组成、微结构及性能进行了分析。结果表明,涂层与基体呈冶金结合、组织均匀致密、呈网状结构;涂层中除了有α-Mg、β-Al12Mg17外还含有CuMg2,且β-Al12Mg17含量远高于基体材料;涂层的显微硬度由50HV提高到210～265HV,为基体的4～5倍,相对耐磨性为2.5。     

激光辅助低压冷喷涂石墨/铜基复合涂层研究

利用激光辅助低压冷喷涂技术在不同激光功率下制备石墨/Cu复合涂层。采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、图像分析软件ImageJ等,对复合涂层的截面形貌、表面形貌、微观组织、石墨含量以及元素分布等进行表征。结果表明：采用单一低压冷喷涂不能够形成连续的涂层,只能形成断续的点状物,而通过激光辅助低压冷喷涂可以实现石墨/Cu复合涂层的有效沉积。随着激光功率的升高,复合涂层的厚度和宽度均得到一定的提升,表面起伏以及涂层/基体的界面结合得到改善。在通过激光辅助低压冷喷涂所制备的复合涂层中,增强相石墨与黏结相Cu之间结合致密,但过高的激光功率容易导致增强相石墨烧蚀和黏结相Cu氧化的问题。     

激光合金化改性8YSZ热障涂层的抗热腐蚀性能研究

热障涂层可为航空发动机、燃气轮机中的高温部件提供热防护,但其易受高温熔盐腐蚀而过早失效。激光合金化是一种提高涂层抗熔盐腐蚀性能的有效方法。本团队将TiAl₃作为自愈合剂,对8%Y₂O₃部分稳定的ZrO₂(8YSZ)热障涂层进行激光合金化改性。将喷涂态热障涂层和激光合金化改性热障涂层在900℃的75%Na₂SO₄+25%NaCl熔盐环境下进行4 h热腐蚀试验。结果表明：激光合金化改性热障涂层结构致密且表面分布着网状裂纹,改性层保持亚稳态四方相(t’-ZrO₂)结构;喷涂态热障涂层在900℃腐蚀4 h后,腐蚀产物为单斜相m-ZrO₂和Y₂(SO₄)₃,表面有较多的热腐蚀产物;激光合金化涂层在900℃腐蚀4 h后,腐蚀产物为少量m-ZrO₂和Y₂(SO₄)₃,改性层结...     

激光合金化改善6061铝合金薄板性能研究

采用YAG激光合金化法对6061铝合金与镍基自熔合金进行合金化处理。考察工艺参数对微观结构、组成、力学性能及合金化析出物的影响,并探讨热流对于氮化物在合金化区域析出演进的过程。研究结果表明：随着电流的增加和扫描速度的降低,激光合金化区域越来越宽且越来越深。从合金表面到基体材料,析出相首先显示为Al₃N,其次是Al₃Ni₂和AlNi,直到合金区和基体材料的交界处存在AlNi相。合金区硬度值随深度逐渐增大,然后急剧减小至接近基体材料硬度。合金区的硬度最高达539 HV,是原基体材料硬度的6倍。     

A3钢的Ni-Cr-Si-B激光合金化组织的研究

本文报道A3钢喷涂NiCrSiB粉末后的激光重熔合金化处理的研究结果,并用形核率和长大线速度与过冷度△T,的关系对结果作了解释。     

氮化硅的选区激光烧结成型研究

应用陶瓷粉末的选区激光烧结(SLS)成型原理,以氮化硅(Si3N4)和环氧树脂(EP)为材料,采用机械混合的方法制备SLS用Si3N4陶瓷粉末,测试其流动性和松装密度,进行选区激光烧结实验并制备试件。采用扫描电子显微镜观察烧结件的微观形貌,测试其三点抗弯强度。结果表明,优化Si3N4和EP粉末的粒径级配可有效增大铺粉密度、烧结件的致密度和强度。粉末粒径接近单层厚度时烧结件易发生移动和翘曲,粒径＜40 μm时,粉末易于粘附铺粉辊。     

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。     

机械合金化19Cr-14Ni不锈钢粉末激光熔覆层的组织和性能

激光熔覆所用粉末材料的制备方法主要是雾化法。为探索激光熔覆专用材料的制备新方法,将以单元素粉末的形式,按照19Cr-14Ni不锈钢的成分来配制混合粉,并将该混合粉机械合金化45h,在45#钢板上分别将采用上述两种不锈钢粉末进行激光熔覆。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)/能谱仪(EDS)、腐蚀电化学等方法研究熔覆层的相组成、微结构和耐蚀性。结果表明,与雾化粉体激光熔覆层相比,机械合金化粉体激光熔覆层的枝晶得到细化,其组织呈连续网状分布,Cr元素的枝晶间偏析得以改善;与雾化粉体相比,机械合金化能提高粉体熔覆层的耐蚀性能,但其硬度略有降低。     

2Cr13汽轮机叶片激光合金化的组织性能

为提高调质态2Cr13低碳马氏体不锈钢汽轮机叶片的抗气蚀性能,采用连续CO_2横流激光器对其表面进行激光合金化处理,考察其显微组织、显微硬度和抗气蚀性能.结果表明,激光合金化处理后,显著地改变了2Cr13不锈钢表面的显微组织结构,表面平均硬度可达到701.2HV_(0.2)(基材表面显微硬度为200～250HV_(0.2)),横向残余应力为211.70MPa,纵向残余应力为334.60MPa.激光合金化后,抗气蚀性能比合金化前提高一倍以上.因此,激光合金化在提高抗气蚀性能和延长叶片使用寿命上具有较好的应用前景.     

聚焦光束合金化工艺对合金化层成型及显微组织的影响

采用Cr,Ni单质粉末及B ,Si造渣剂以聚焦光束合金化方法在 4 5 # 钢表面合成了奥氏体型表面层。借助扫描电镜 (SEM) ,能谱仪 (EDS) ,X射线等方法研究了合金化工艺对合金化层的成型、显微组织及物相组成的影响规律。试验结果表明 ,当合金化元素加入量一定时 ,合金化层的成型及其显微组织不仅取决于热输入量 ,还与造渣元素B ,Si的加入量有关。为获得成型良好的合金化层 ,热输入量增加时必须提高造渣元素B ,Si的加入量。采用低热输入合成的合金化层的显微组织由大量的γ(Fe ,Ni)及少量的晶界α(Fe Cr)构成 ,而高热输入合成的合金化层中的γ(Fe ,Ni)晶界为γ(Fe ,Ni) +Cr2 B双相共晶     

激光熔敷Ti5Si3/NiTi金属间化合物复合材料涂层组织与高温抗氧化性能研究

以Ti—Si—Ni混合合金粉末为原料,利用激光熔敷技术,在高温、高强钛合金BT9表面制得了以金属间化合物Ti5Si3为强化相、以金属间化合物NiTi为基体的金属间化合物快速凝固高温抗氧化复合材料涂层。在1000℃恒温氧化50小时的试验条件下测试了涂层的抗氧化性及氧化动力学曲线,分析了复合材料涂层及氧化膜的显微组织结构及相组成。     

AA6061Al合金表面Si3N4激光熔覆层的空泡腐蚀性能

采用 2kW连续波Nd∶YAG固体激光器在AA6 0 6 1铝合金表面激光熔覆Si3N4 陶瓷粉末 ,从而制备出Si3N4 颗粒增强金属基复合材料 (MMC)表面改性层。利用扫描电子显微镜 (SEM EDX) ,X射线衍射 (XRD)仪等对改性层的组织形貌、结构及化学成分进行分析。采用恒电位仪及超声波感应空泡腐蚀设备对MMC改性层的电化学腐蚀及空泡腐蚀性能进行了评价 ,并总结出其空泡腐蚀机制。     

激光熔覆TiCp/NiCrBSi复合涂层的组织与摩擦学性能

应用激光表面改性方法 ,在 4 5 # 钢表面熔覆了TiCp/Ni Cr B Si C复合涂层 ,利用SEM ,TEM分析以及磨损试验 ,研究了复合涂层的组织特点和耐摩擦磨损性能及其影响规律 ,并探讨了添加稀土氧化物改善复合涂层的组织性能及稀土氧化物的作用机制。结果表明 ,TiC颗粒在熔覆层中发生部分溶解和重新析出 ;熔覆层与基体形成交互扩散区 ,在该区中发现 (Fe ,Cr) 2 3 C6碳化物 ,同时还形成大量α和γ微晶 ,局部区域存在Ni Si B Re非晶相。在凝固应力作用下 ,TiC颗粒与粘结金属界面之间存在大量的孪晶和位错。稀土氧化物对复合涂层显微硬度提高幅度不大 ,但能明显地减小复合涂层的摩擦系数 ,显著提高涂层干摩擦磨损状态下的耐磨性。TiC含量为 4 5 %～ 5 0 %时 ,熔覆层具有最佳耐磨性