激光熔覆(V_2O_5+WO_3+C)/Ni60涂层的磨损性能研究

为了提高45#钢的耐磨损性能,采用激光熔覆技术在45#钢表面制备(V_2O_5+WO_3+C)/Ni60涂层。利用金相显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪对熔覆层显微组织和物相进行分析,利用显微硬度仪测试熔覆层的显微硬度,利用高速环块磨损试验机进行摩擦试验。试验结果表明:熔覆层由γ(NiFe)固溶体、原位生成的强化相W_2C、WC、VC和Cr_3C_2构成。激光熔覆(V_2O_5+WO_3+C)/Ni60涂层的硬度和耐磨损性能得到很大提高,熔覆层平均HV_(0.3)硬度高达1 400,是Ni60涂层磨损失重的1/5。     

Y_2O_3在6063铝合金表面激光熔覆Ni基熔覆层中的作用机制

为了提高铝合金材料的表面性能,利用激光熔覆技术,在6063铝合金表面制备了添加不同含量Y_2O_3的Ni60合金熔覆层,并采用金相显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱分析测试仪(EDS)、显微硬度计等分析检测设备对激光熔覆层的组织、相结构、成分、显微硬度进行了测试和分析。研究结果表明:适当的Y_2O_3添加量可改善熔池对流,减少内含物,并有效控制熔覆层中的气孔和裂纹;XRD分析表明不同Y_2O_3含量的Ni60熔覆层表面主要的相结构为β-Ni Al(Cr),Al_3Ni,AlNi_3,Al等,添加较多Y_2O_3后出现Y_2O_3,YAl_3,AlNiY,Ni_(17)Y_2等稀土化合物的衍射峰;加入Y_2O_3后Ni60熔覆层元素分布比较均匀,稀释率有所降低,孔隙率减小,晶粒得到细化;Ni60熔覆层的平均显微硬度为HV 1017.6,5%Y_2O_3+Ni60熔覆层硬度为HV 1225.8,5%Y_2O_3+Ni60熔覆层硬度较高且硬度值随着熔覆层深度的过渡较为平缓。     

半导体激光熔覆Ni包B_4C涂层的组织与性能

在304不锈钢表面采用半导体激光熔覆制备Ni包B_4C涂层,研究激光加工参数对涂层的组织形貌、物相组成、硬度和耐磨性能的影响。结果表明,当激光功率为3 k W和扫描速度为6 mm/s时,熔覆层无气孔、无裂纹,与基体呈冶金结合;熔覆层的显微组织为枝晶共熔体和再生的二次枝晶,熔覆层的主要物相由γ-Ni,Ni_4B_3,Fe_3C,B_4C,B_(13)C_2,Cr_3Ni_2,(Fe,Ni)23C6和Fe_(23)(C,B)_6等组成;熔覆层具有较高的硬度(平均值为900 HV_(0.2)),耐磨性是基体的7.6倍,硬度和耐磨性的提高归因于熔覆层中未完全熔解的B_4C颗粒以及新形成的强化相和硬质相。     

NiCrBSiC合金大面积激光熔覆层性能研究

采用CO2激光器及LASERCELL-1005六轴六联动三维激光加工机床在40Cr钢上进行激光熔覆处理。利用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计、电化学测试系统、磨料磨损试验机等设备对熔覆层组织、硬度、磨损、腐蚀性能进行研究。结果表明:大面积激光熔覆层主要由Cr23C6,Ni3B,(Fe,Ni),Ni等相组成。激光熔覆层的显微硬度值在420~1 320 HK之间。熔覆层的硬度、耐磨性和耐蚀性与基体相比均有较大的提高;大面积激光熔覆层的显微硬度、耐磨性、耐蚀性均不及单道激光熔覆层;多层叠加熔覆层的耐蚀性能优于     

TA2钛合金表面激光熔覆金属钽探索实验研究

在保证钛合金穿地阀门硬密封面耐腐蚀性前提下,为了提高其硬度、耐磨性及抗压疲劳性能,以TA2钛合金板材作为基体,利用YAG激光器进行表面激光熔覆纯钽(Ta)的探索实验研究。分别采用OM、SEM、EDS及显微硬度计,研究了激光熔覆的Ta涂层的冶金结合情况、组织结构、成分分布及硬度分布。结果表明:在TA2钛合金表面直接激光熔覆纯Ta粉是可行的,且制备的Ti-Ta合金涂层与基体形成良好的冶金结合;激光熔覆层内Ti元素稀释度较大,随着与结合面距离的增加,稀释度逐渐减小;激光熔覆层与基体结合区主要由枝晶组成,熔覆层中部由枝晶及部分块状组织组成;熔覆层显微硬度HV_(0.2)为190~200,相对Ti基体硬度提高了40以上,而结合区显微硬度HV_(0.2)为200~220,硬度梯度变化较为明显。     

铝合金表面激光熔覆稀土CeO_2+Ni60组织及摩擦磨损性能

为了提高铝合金材料的表面性能,使其具有较高的硬度和耐磨性,利用激光熔覆技术在6063铝合金表面制备了添加稀土氧化物CeO2的Ni60合金熔覆层。分析了激光熔覆CeO2+Ni60熔覆层的宏观形貌、显微组织及硬度,研究了其摩擦磨损性能,并与未添加稀土的Ni60合金熔覆层和铝合金基体进行了对比研究。结果表明,加入2%CeO2可降低Ni60熔覆层表面起伏,获得较好的熔覆层宏观形貌,同时有效地减少Ni60熔覆层中的裂纹、孔洞和夹杂物,促进晶粒细化,提高熔覆层的组织均匀性;添加2%CeO2的Ni60熔覆层比未加稀土的Ni60熔覆层组织更加均匀,晶粒较细小,气孔等组织缺陷更少,熔覆质量较好;在相同深度位置的显微硬度,2%CeO2+Ni60熔覆层明显高于Ni60熔覆层,2%CeO2+Ni60熔覆层最高硬度可达HV0.051180,是6063铝合金基体平均硬度的8.4倍;在相同磨粒磨损条件下,2%CeO2+Ni60熔覆层试样的耐磨性是铝合金基体的7.1倍,是Ni60熔覆层试样的1.6倍;激光熔覆Ni60可以显著降低铝合金表面摩擦系数,而添加稀土元素Ce能提高Ni60熔覆层的摩擦系数稳定性,从而改善耐磨性能。     

激光功率对激光熔覆镍基合金涂层组织与性能的影响

针对水导润滑轴承在高硼水溶液的工作介质中发生的汽蚀现象,拟采用激光熔覆的方法提高其表面性能。通过激光熔覆技术在304奥氏体不锈钢表面熔覆了Ni40合金粉末,研究了激光功率对熔覆层组织与性能的影响。用半导体激光器对304奥氏体不锈钢进行激光熔覆,形成厚约为0.8 mm的熔覆层。试样分别用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)进行显微组织分析,用维氏硬度计测量熔覆层剖面硬度梯度,用磨损试验机测试熔覆层的耐磨性能,并在硼酸溶液中进行耐蚀性能检测试验。实验结果表明:Ni40熔覆层主要由γ-Ni及铬的化合物组成,功率影响熔覆层组织大小及元素分布,但并未引起物相的变化;相比基体,熔覆层硬度明显提高,且随功率增加而下降,熔覆层厚度随功率增加而加厚;熔覆层在摩擦磨损过程中产生的质量损失约为1.5×10~(-2)g左右,且随功率的增加而减少;熔覆层在硼酸溶液中的耐蚀性随激光功率的增加有所提高。     

镍基合金表面激光熔覆CoNiCrAlY合金的组织与性能

在镍基合金上激光熔覆CoNiCrAlY合金，制备了单层、多层试样和工件。利用金相显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计和高温电炉，对熔覆层的组织、相结构、硬度及抗氧化性进行了测试和分析。结果表明：熔覆层的组成相有γ-Co，Ni2Y和Cr3Ni2Sic，熔覆层的氧化物为CoAl2O4，Al2O3，CoNiO2，NiCr2O4，CoCr2O4；单层熔覆层组织细小致密；由于预热的作用，搭接熔覆的组织较粗大；界面处的结晶方向垂直于界面，层问、两道之间搭接区、重熔区和多层熔覆的近表面组织有等轴化的倾向；熔覆层具有较高的硬度，加入稀土元素Y，可以增大氧化物的表面附着力、改善熔覆层的抗氧化性能；熔覆层在1100℃是抗氧化的。     

镍含量对铁基激光熔覆层组织与性能的影响

通过对激光熔覆铁基合金进行成分设计和试验,获得了无裂纹熔覆层,探讨Ni元素含量变化对熔覆层物相组成、显微组织及其性能的影响。试验结果表明,三种熔覆层组织均匀,均为细密枝晶组织;不同Ni含量熔覆层的物相主要由γ-Fe相和α-Fe相组成,随着Ni含量的增加,熔覆层中γ-Fe相增加,而α-Fe相减少,熔覆层晶粒尺寸增大,表面里氏硬度降低,但抗腐蚀性能随着Ni增加而增强,熔覆层具有优良耐蚀性能的本质原因是复合氧化膜的钝化作用对腐蚀介质产生机械阻隔作用。     

铝合金表面激光熔覆钛基粉末涂层的性能与组织

采用激光熔覆技术,在铝合金表面制备钛基涂层,对激光熔覆层微观组织、摩擦磨损性能及显微硬度进行测试。结果表明:激光熔覆区主要为树枝晶,过渡区主要为胞状晶,热影响区以等轴晶为主。熔覆层样品表面平均硬度较铝合金基体(120HV)提高了2倍,硬度值为326.3HV。熔覆层的耐磨性能提高显著,表面主要为微小犁沟,磨损损失质量约为铝合金基体的53%。     

La_2O_3对铝合金表面Ni60熔覆层组织及耐蚀性的影响

为了提高铝合金材料的表面性能,利用激光熔覆技术在6063铝合金表面制备了添加有La2O3的Ni60合金熔覆层。分析了激光熔覆La2O3+Ni60熔覆层的显微组织及硬度,研究了其耐腐蚀性能,并与Ni60合金熔覆层和铝合金基体进行了对比。结果表明,加入2%La2O3可有效地减少熔覆层中的裂纹、孔洞和夹杂物,促进晶粒细化,提高熔覆层的组织均匀性和表面硬度;在3.5%的NaCl溶液中,La2O3+Ni60熔覆层耐蚀性较未处理Al合金提高了6倍,较Ni60熔覆层提高了4.3倍;在1mol/L H2SO4溶液中,La2O3+Ni60熔覆层耐蚀性较未处理Al合金提高了19.6倍,较Ni60熔覆层提高了1.98倍;在1 mol/LNaOH溶液中,La2O3+Ni60熔覆层试样的耐蚀性较未处理的Al合金提高了99倍,较Ni60熔覆层提高了1.03倍。     

紫铜上激光熔覆镍基自熔合金组织和性能研究

采用万瓦横流CO2激光器在紫铜表面熔覆镍基自熔合金熔敷层,并采用SEM、XRD、OM和显微维氏硬度计进行组织结构和硬度分析。结果表明:在紫铜表面完全可采用激光熔覆的方法制备镍基自熔合金的熔覆层,熔覆层与铜基体形成冶金结合,组织致密、晶粒细小、无裂纹、孔隙夹杂等缺陷,熔敷层内具有等轴晶、树枝晶及胞状晶等不同结构,并有WC、W2C、Ni3B等强化相颗粒。同时,与采用超音速火焰喷涂(HVAF)涂层进行对比,结果表明激光熔覆层硬度虽然低于喷涂涂层,但磨擦系数小,耐磨损性能有明显的提高。     

T10钢表面FeMoCoNiCrTix高熵合金熔覆层组织及性能

采用激光熔覆技术在T10A钢表面制备了FeMoCoNiCrTi_x（x分别为0.25,0.50,0.75,1.00）高熵合金熔覆层,分析了试样熔覆层及基体界面处的相结构及组织,并利用显微硬度计测试了试样处理前后的截面硬度变化。研究表明,经过激光熔覆在T10A钢表面得到的高熵合金层主要由NiCrFe、NiCrCoMo 2种固溶体为主,其结构分别为BCC结构和FCC结构,熔覆层的组织以柱状枝晶为主,界面处出现等轴晶;随着Ti含量增多,熔覆层由固溶强化变为固溶体与硬质相混合强化,熔覆层的HV硬度达到了792,热影响区的HV硬度达到了620,均高于基体硬度。同时耐磨损性能有了明显提高,磨损方式由粘着磨损逐渐变为磨粒磨损。      

真空感应熔覆高碳铬铁粉/铁基自熔合金的应用研究

以高碳铬铁粉和铁基合金粉末作为涂覆粉末,通过真空感应熔覆技术在45号钢表面获得具有较高硬度的复合涂层,并实现熔覆层与基体材料良好的冶金结合。通过宏观洛氏硬度测试、微观显微硬度测试、X射线衍射分析、显微组织分析、能谱分析进一步分析复合材料的组织结构和性能指标。分析结果显示:熔覆层的表面洛氏硬度HRC能够达到63以上,由熔覆层向基体材料内部显微硬度呈梯度分布;硬质增强相主要是Cr7C3、Cr2B等物相组成,分布在熔覆层和过渡区中,提高了涂层硬度。     

激光功率对碟阀表面熔覆Ni 基合金涂层性能的影响

采用半导体激光器在2205双相不锈钢表面激光熔覆Ni基合金涂层.借助扫描电镜、电化学综合测试仪和硬度测试仪等,探讨了激光功率对涂层稀释率、微观组织、耐腐蚀性能及硬度的影响.结果表明:激光功率越大,涂层稀释率越大,熔覆层与基体元素发生更多的对流扩散;熔覆层的耐腐蚀性能随激光功率的增加而降低,当激光功率为2.7 kW时,熔覆层的自腐蚀电位最低,为-0.46 mV,腐蚀电流最小,为3.47×10-5 A/cm2. 硬度测试实验表明,激光熔覆Ni基合金涂层硬度最高达680 HV,约为基体硬度的2.5倍.      

42CrMo钢表面高频感应熔覆WC增强镍基复合涂层的研究

通过高频感应加热在42CrMo钢表面熔覆制备0.5 mm厚的WC增强Ni60复合涂层。通过电子显微镜、显微硬度计、能谱仪、X射线衍射仪以及万能摩擦磨损实验机研究分析了图层的组织形貌、相结构、硬度和耐磨性。结果表明:熔覆层组织均匀,主要由WC、W_2C、Cr_(23)C_6、Cr_7C_3、FeNi、Ni_3Fe等相组成,与基体呈冶金结合并伴随有大量合金元素的扩散,结合界面较致密,无明显夹杂等缺陷,结合强度高;熔覆层组织致密,硬度分布较为均匀,WC增强Ni60复合熔覆层耐磨性相比淬火态42CrMo有较大提高。     

H13模具钢表面激光熔覆Co基合金涂层的组织和性能

采用CO2连续激光器在H13模具钢表面制备Co基合金涂层。利用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、显微硬度计和摩擦磨损试验机等设备分析测试了熔覆层的微观组织和性能。结果表明:激光熔覆层与H13钢基材之间呈现良好的冶金结合特征。熔覆层与基材的结合区为粗大柱状晶和细小共晶组织,熔覆层中部呈典型亚共晶组织特征,表层为致密而细小的亚共晶组织。经过激光熔覆处理后,H13钢基材表面硬度和耐磨性得到了显著改善。     

不锈钢表面激光熔覆镍基合金层研究

采用多层多道搭接的激光熔覆方法在0Cr18Ni10Ti不锈钢表面上分别熔覆两种镍基合金涂层.1#合金涂层的硬度在HRC34左右,无开裂;2#合金涂层的硬度在HRC47左右,易开裂.采用硬度较低的1#合金涂层作为过渡层成功解决了2#合金涂层的开裂问题,成功制备出大面积较厚涂层.经光学显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及能谱(EDS)分析可知,大面积熔覆层的表层主要由γ-Ni枝晶、块状γ-Ni和M12C型碳化物增强相组成.显微硬度测试表明,表层平均硬度达HV0.2583,自熔覆层表层至基体,显微硬度逐渐降低.     

原位生成Ti(CyN1-y)颗粒增强金属基复合熔覆层强化机制

以横流二氧化碳激光束作为诱导热源,利用激光熔覆工艺在铸钢基材表面形成含有Ti(CyN1-y)增强粒子的铁基熔覆层,熔覆层质量良好。用光镜、X射线衍射、扫描电镜、透射电镜等微观手段对复合熔覆层的组成、形貌及强化机制进行分析,并采用光学显微硬度计对熔覆层的显微硬度进行测试。结果表明:复合熔覆层是由粘结金属基体和呈弥散分布于其中的第二相粒子Ti(CyN1-y)组成。新生成的Ti(CyN1-y)硬质点颗粒形貌多呈不规则形状,在熔覆层中的增强相是以Ti(C0.3N0.7)和Ti(C0.2N0.8)这两种形式存在的。熔覆层的显微硬度HV0.2达到800～900。复合熔覆层中存在细晶强化、硬质点的弥散强化和固溶强化等强化机制。     

球墨铸铁表面激光熔覆钴基合金涂层的组织与性能

为了研究球墨铸铁QT600-3表面激光熔覆钴基合金的组织和性能,本试验采用预置送粉法,利用6 kW CO_2激光器将粒度为46~106μm的CoCrW合金粉末激光熔覆到QT600-3基材表面,激光熔覆工艺参数为:激光功率P=3.0 kW、扫描速度V=350 mm·min~(-1)、光斑直径2 mm、搭接率1.5,三道次熔覆,熔覆层厚度约为3 mm,在熔覆过程中采用热量补偿方法对试样温度场进行调控。通过Olympus金相显微镜(OM)、Zeiss-Sigma扫描电镜(SEM)、X'Pert MPD Pro型X射线衍射仪(XRD)、MHV2000数显显微硬度计,分析了熔覆层横截面的显微组织、物相及硬度的变化规律。结果表明:熔覆层表面成形良好,无裂纹、气孔等缺陷;熔覆层分为熔化区、结合区和热影响区,熔覆层与基体冶金结合良好,主要由γ-Co(面心立方)过饱和固溶体以及碳化物CoC_x,Cr_7C_3等组成;熔化区由表层的树枝晶和内部的胞状晶组成,在热影响区发生了组织转变,形成了马氏体并且球状石墨部分溶解,直径变小。熔覆层硬度随着与球墨铸铁基体表面距离增加,呈现先快速增大,后平缓增加,最后在表层区域又快速增大,熔覆层的最高硬度达到HV0.21077,较球墨铸铁基体的硬度提高了4倍以上。