18CrNiMo7-6齿轮钢表面激光熔覆及其胶合承载性能研究

目的 基于激光熔覆技术提高18CrNiMo7-6齿轮钢的胶合承载性能。方法 以不同比例的ZrO2、MoS2和Ni基合金粉末为熔覆材料,采用同轴送粉激光熔覆技术在18CrNiMo7-6齿轮材料表面制备2种激光熔覆合金层,分析熔覆层的微观组织与显微硬度,并利用MJP-30A滚动接触摩擦磨损试验机对激光熔覆试样和渗碳试样进行胶合承载性能模拟试验。结果 NiCr20-3%ZrO2(质量分数,下同)熔覆层主要由枝晶组织和胞晶组织组成,其表面硬度约为620HV0.5;NiCr20-3%ZrO2-1%MoS2熔覆层相组成物有胞状晶、树枝晶和黑色的花形状颗粒,其表面硬度约为486HV0.5;NiCr20-3%ZrO2和NiCr20-3%ZrO2-1%MoS2 2种熔覆试样的临界失效载荷较渗碳试样的分别提高了8.41%和44.86%;其中,渗碳试样为典型的热胶合损伤,临界闪温为207 ℃;NiCr20-3%ZrO2熔覆试样未达到胶合临界闪温条件,其失效机制为熔覆层材料的疲劳剥落;NiCr20- 3%ZrO2-1%MoS2熔覆试样在达到胶合临界闪温后,其表面的自润滑效果抑制了胶合的快速发展,当持续增大载荷至临界失效载荷后,随着表面疲劳裂纹的萌生与扩展最终形成局部材料脱落进而失效。 结论 与齿面渗碳强化相比,齿面NiCr20-3%ZrO2-1%MoS2激光熔覆强化更能有效提高胶合承载性能。     

U71Mn钢表面激光熔覆Ni60-25％WC涂层工艺参数优化的研究

目的研究U71Mn钢表面激光熔覆Ni60-25%WC涂层的最佳工艺参数。方法首先通过单道单因素试验初步选取激光功率、送粉量、扫描速度和光斑直径4个工艺参数,然后进行4因素3水平的单道正交试验,以熔覆层的宽度、高度和稀释率作为判断熔覆层质量的指标,做极差分析,最后得到最优工艺参数并分析了熔覆层的显微硬度及显微组织。结果单道单因素试验及单道正交试验得到的工艺参数均为:激光功率1500 W,送粉量4 g/min,扫描速度6 mm/s,光斑直径2.2 mm。通过单道正交试验极差表分析发现,工艺参数对质量指标的影响程度不同,对熔覆层宽度的影响为扫描速度送粉量激光功率光斑直径,对熔覆层高度的影响为送粉量扫描速度光斑直径激光功率,对熔覆层稀释率的影响为送粉量光斑直径扫描速度激光功率,对比发现送粉量是熔覆层的最大影响因子。熔覆层的显微硬度最高可达到1170HV,是基体的3.7倍。结论在U71Mn钢表面激光熔覆Ni60-25%WC涂层,可以制备出光滑且紧密结合的熔覆层,且表面硬度明显提高。     

H13钢表面熔覆工艺的研究

采用10 kW的CO2激光器在H13钢基体上熔覆一层镍基粉末,研究了激光加工工艺参数(激光功率、扫描速度等)对熔覆层组织、硬度和摩擦磨损性能的影响.结果表明,该镍基涂层和基体形成了良好的冶金结合,硬度和耐磨性能有了明显提高.最佳工艺参数为:激光功率2 kW,扫描速度200～300 mm/min.     

球墨铸铁表面激光熔覆Fe-Cr-Si-B涂层

在球墨铸铁QT600-3表面激光熔覆铁基合金涂层,分析测试了激光熔覆层的微观组织、显微硬度以及界面处Fe、Cr元素的分布情况。结果表明:激光熔覆区为胞状晶和树枝晶结构,组织均匀致密,Fe、Cr等元素在熔覆层与母材间发生了相互扩散,形成良好的冶金结合,并有硬质点的弥散分布,使得涂层硬度大幅度提高,大约为基体硬度的2.6倍。     

超高速激光熔覆成形M2涂层

为修复受损轧辊、提高轧辊使用寿命,利用超高速激光熔覆技术,在9Cr2Mo钢表面熔覆成形M2高速钢制备的涂层。为提高熔覆层质量,设计正交试验与对比试验,并借助光学显微镜、扫描电子显微镜、显微硬度计,对不同扫描速度、激光功率、道次间距条件下熔覆层的宏观形貌、微观组织、显微硬度进行研究分析。结果表明,扫描速度对宏观平整度影响最大,提高扫描速度、降低激光功率、增大道次间距可提高涂层平整度;确定最优工艺参数为：激光功率1.5 kW,扫描速度35 m/min,道次间距0.30 mm的组合和激光功率1.7 kW,扫描速度35 m/min,道次间距0.35 mm的组合;熔覆层组织细小、成分均匀,主要为等轴晶,晶粒边界出现网状碳化物;熔合线处晶粒尺寸较为细小,熔覆道中部组织相对较大,道次间熔合线下方组织粗化明显;制备的M2涂层显微硬度整体高于基体,且具有较好的耐磨性。     

纯铜表面激光熔覆WC-Co涂层研究

利用超音速火焰喷涂和激光重熔技术在纯铜基体上制备WC-Co涂层.利用维氏硬度计测试了其显微硬度,用扫描电镜分析了激光熔覆层的微观形貌.结果表明:所制得熔覆层组织致密、无裂纹,与基体形成了良好的冶金结合.熔覆区表层的WC颗粒均匀分布,颗粒较小,形成了一层硬度很高的耐磨层,在熔化区中下部,组织为基体Cu和Co、W等组成的固溶体以及呈散落状分布着一些未熔化的大小不一的WC颗粒.激光熔覆区的显微硬度约为基体的10倍.     

激光熔覆工艺参数对Fe-Cr-B合金涂层组织和硬度的影响

利用6 kW光纤激光器在Cr12MoV模具钢表面激光熔覆Fe-Cr-B合金涂层。运用金相显微镜和显微硬度仪,研究了激光功率、扫描速度、送粉率对熔覆层成形、尺寸、稀释率及组织结构和微观硬度的影响。结果表明:熔覆层组织主要由平面晶、树枝晶和等轴晶构成。理想的工艺参数为激光功率(P)2000 W,扫描速度(V1)4 mm/s,送粉率(V2)15 g/min。该工艺参数下熔覆层晶粒细小,与基体呈现良好冶金结合,稀释率为9.8%,熔覆层显微硬度平均高达1000 HV。     

激光熔覆工艺参数对生物陶瓷涂层组织性能的影响

采用激光熔覆技术,在Ti-6Al-4V合金表面制备了生物陶瓷复合涂层,并对激光熔覆工艺参数与涂层组织及性能的关系进行了对比分析.结果表明,激光熔覆生物陶瓷复合涂层的优化工艺参数为:输出功率2.5kW,扫描速度140mm/min,光斑尺寸15mm×1mm.在优化工艺参数下获得了表观质量完好且与基体形成冶金结合的生物陶瓷复合涂层,涂层中最高显微硬度值达到1474HV0.3,物相组成主要为CaTiO3、 HA(Ca10(PO4)6(OH)2)、α-TCP(α-Ca3(PO4)2)、β-TCP(β-Ca3(PO4)2)等.     

45钢表面激光熔覆铁基合金涂层显微组织与性能

采用激光熔覆技术在45钢表面制备铁基合金涂层,分析了激光熔覆层的微观组织,测试了其显微硬度及摩擦磨损性能.结果表明:激光熔覆区为细小的树枝晶,组织均匀致密,并有硬质点弥散分布,使得表面硬度和耐磨性大幅度提高.     

5CrNiMo钢激光熔覆再制造涂层的组织与性能

采用激光熔覆技术,在5 CrNiMo钢表面制备了耐磨铁基梯度涂层.采用X射线衍射仪、扫描电镜、显微硬度计和摩擦磨损试验机等研究了沉积态和热处理后的不同M2含量的Fe1涂层的物相组成、微观组织和显微硬度.结果表明:含M2组分的涂层热处理后硬度提高,沉积态涂层的物相主要为γ-Fe(Cr-Ni?Fe?C)和[Fe,Ni]固溶...     

38CrMoAl钢表面激光熔覆Ni基合金工艺研究

利用正交试验法对38CrMoA1钢表面激光熔覆Ni60合金时激光功率、扫描速度和离焦量等工艺参数进行优化,得到熔覆层硬度和耐磨性能较为优良的参数组合,并研究了激光熔覆工艺参数对熔覆层性能的影响.结果表明,选择激光功率2.0 kW,离焦量40 mm,扫描速度6 mm/s作为35CrMoA1钢表面激光熔覆Ni60合金时的工艺参数,熔覆层硬度可以达到880.5 HV,相对耐磨性为2.26.     

45# 钢表面激光熔覆自熔性镍基碳化钨粉末

目的提高45#钢的表面性能。方法利用IPG光纤激光加工系统,采用不同的工艺参数在45#钢表面激光熔覆自熔性镍基碳化钨粉末,对熔覆层的宏观表面(平整度、表面硬度、裂纹情况)及金相组织、显微硬度分布进行对比分析。结果在激光功率为1200 W、扫描速度为2 mm/s、送粉电压为7 V时,获得的熔覆层宏观表面相对平整光滑,平均洛氏硬度约是基体的2.5倍。由微观组织分析得知,熔覆层及界面处无裂纹、气孔等缺陷,熔覆层中上部组织晶粒细小,沿熔覆层与基体交界处向外,晶粒呈现柱状晶及等轴晶,组织性能良好,基体与熔覆层间冶金结合比较牢固。熔覆层显微硬度分布比较均匀,并且与基体相比提高了约1.5倍。结论 45#钢表面机械性能得到提升,在其表面激光熔覆自熔性镍基碳化钨粉末具有可行性和研究价值。     

激光熔覆Fe-Al-Si复合涂层研究

采用激光熔覆技术在Q235钢表面制备Fe-Al复合涂层和Fe-Al-Si复合涂层.利用X射线衍射仪和扫描电镜等方法分别研究两种涂层的物相和微观组织,并测试其显微硬度和耐磨性,同时进行对比分析.结果表明:Fe-Al复合涂层主要由Fe、Al、Al2O3、Fe3Al等相组成,而Fe-Al-Si复合涂层主要由Fe、SiO2以及Al2Fe3Si4等相组成;Fe-Al复合涂层内部存在孔隙缺陷,而Fe-Al-Si复合涂层内部无裂纹、气孔等,组织更均匀细小,与基体之间冶金结合良好;Fe-Al-Si复合涂层的显微硬度和耐磨性均约为Fe-Al复合涂层的1.8倍.     

TC4钛合金表面激光熔覆WC增强镍基复合涂层的组织及耐磨性

为提高TC4钛合金的耐磨性,利用激光熔覆技术(laser cladding,LC)在TC4钛合金表面制备Ni60+50%WC(体积分数)和deloro22(d22)粉末打底+(Ni60+50%WC)2种耐磨复合涂层。采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)以及X射线衍射仪(XRD)来表征涂层的微观结构和物相组成;使用HV-1000显微维氏硬度计、HRS-2M型高速往复摩擦磨损试验机和WDW-100D电子万能试验机来分析涂层的性能。结果表明:2种涂层均由W₂C、TiC、Ni₁₇W₃、Ni₃Ti和Ti_xW_1-x相组成,2种涂层不仅与基体呈现出优异的冶金结合,而且组织均匀致密,没有裂纹瑕疵;由于涂层中存在着原位合成的硬质相和细晶强化共同作用使得涂层硬度显著提高,约为TC4基体的2.82倍;2种涂层的摩擦系数(COF)和磨损量都远低于TC4钛合金基体;Ni60+50%WC复合涂层和d22粉末打底+(Ni60+50%WC)复合涂层的抗剪切结合强度分别为188....     

钛合金表面激光熔覆钴基复合涂层的组织和性能

利用横流CO2激光器在钛合金表面制备出原位自生TiB体系陶瓷颗粒增强Co基复合材料涂层,以改善常规材料表面综合使用性能。采用XRD、SEM、EPMA等手段对复合涂层进行研究。结果表明：涂层中原位合成的TiB2和TiB陶瓷相均匀分布在γ-Co基合金涂层中。涂层内枝晶组织细小均匀,枝晶内和枝晶间存在明显的组织和成分差异。涂层显微硬度比基体显著提高,约为基体的3倍,同时耐磨性也得到显著改善     

塑料模具钢表面激光熔覆WxC/Ni基合金涂层的组织及性能

采用TJ-HL-5000横流CO2连续激光器在2738塑料模具钢表面制备了WxC/Ni基合金涂层.利用金相显微镜、SEM、EDS、XRD、显微硬度计以及摩擦磨损试验机等检测设备研究了激光熔覆涂层组织及性能.XRD分析结果表明,熔覆层的主要物相有γ-Ni、W2C、WC、M23C6(M=Cr,Ni,Mo,W)、NiCr和Cr2O3等.金相显微镜、SEM和EDS分析结果表明,结合区为良好冶金结合,结合区为FeNiCrW合金,厚度为20 μm左右;基体对熔覆层合金的稀释度很低;熔覆层从界面向外依次分布着平面晶区、细等轴晶区、粗树枝晶区以及表面细晶区.显微硬度计结果表明,熔覆层的硬度值平均约900 HV1,是基体硬度的2.8倍左右.摩擦磨损试验结果表明,与基体相比熔覆层的耐磨性有了很大提高.     

光纤激光熔覆铁基合金粉末对45钢表面组织和性能的影响

利用IPG-3000 W光纤连续激光器和激光同轴送粉方式在45钢表面熔覆铁基合金粉末,利用金相显微镜、显微硬度计、X射线衍射仪等,分析研究激光熔覆铁基合金粉末对45钢微观组织、显微硬度的影响。结果表明:45钢光纤激光熔覆层的微观组织为胞状晶、柱状晶、树枝晶和等轴晶,主要物相为Ni-Cr-Fe、γ-[Fe,Ni];当激光功率为600 W,扫描速度为0.3 m/s,送粉速率为0.8 g/h,靠近结合面一侧的熔覆层处最大硬度值为560 HV。对比单道和多道搭接熔覆层硬度,发现多道搭接熔覆层硬度较单道熔覆层硬度降低10~40 HV     

激光熔覆Ni基WC合金组织与硬度变化规律

利用２ｋＷＣＯ２激光器在Ａ３钢板上进行Ｎｉ基ＷＣ金属陶瓷的激光熔覆试验。研究了不同碳化钨含量下熔覆层的组织和硬度变化规律。结果表明，熔覆层中粘结金属硬度随揽复合粉中碳化钨含量的增加呈马鞍形变化；同一熔覆层中，粘结金属硬度曲线平稳，无明显梯度变化，但复合层内存在一定的成分与组织梯度；粘结金属组合与碳化钨含量关系密切。     

激光熔覆工艺参数对熔覆层组织和性能的影响

在45钢表面进行激光熔覆WC-12Co合金涂层的试验,利用SEM对熔覆层的微观组织进行了分析,测试了熔覆层的显微硬度.结果表明,激光工艺参数对熔覆层的组织和硬度有很大影响,随能量密度的增加,熔覆层的显微硬度降低.激光功率不同,对流作用不同,激光功率较大,熔池中合金元素的分布比较均匀.     

基材属性对Ni60A-WC激光熔覆涂层性能的影响

在304不锈钢(304SS)和Q235碳钢上分别熔覆Ni60A及Ni60A-WC金属粉末,以及添加Cr和Cr_3C_2的涂层,利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)分析涂层的宏观形貌、微观组织和元素分布,用显微硬度计对涂层的硬度进行测试分析。结果表明:基材中元素成分的不同会导致涂层气孔和裂纹的差异,Ni、Cr元素含量高的304SS上的涂层气孔和裂纹数明显比Q235碳钢上的少;基材的导热性能对涂层的稀释率与性能具有明显影响,导热性能差的304SS稀释率大,WC颗粒分解多,涂层组织粗大;由于Q235导热性能好,冷却速率高,导致涂层硬度高,Ni60A+40%WC涂层平均硬度高达1 000HV_(0.2)。此外,Cr和Cr_3C_2的加入能有效防止涂层气孔的产生。