铸铁基体上激光熔覆H(o)ganas钴基合金凝固组织的研究

用同步送粉器在白口铸铁基体上激光熔覆了Hoeganas钴基合金。利用光学显微镜，扫描电镜及附件，X射线衍射仪分析了熔覆层的凝固组织特征，熔覆层细小均匀，与基体搭接处为柱状晶，表层为细小枝晶，两道搭接处涂层晶体的结晶方向沿袭第一道的结晶方向，同时分析了缺陷产生的原因和控制方法。     

Ni基高温合金表面激光熔覆Co基合金的组织

采用横流CO2 激光 ,在Ni基高温合金表面激光熔覆H gan sCo钴基非自熔性合金粉末 ,制备了无缺陷的涂层。利用光学显微镜、扫描电镜及附件 (EDS)、透射电镜(TEM)、X射线衍射仪分析了Co钴基合金熔覆层的组织结构 ,比较了熔覆层两道之间搭接重熔区与非重熔区的组织特征。结果表明 ,熔覆层的初生相为γ -Co枝晶 ,枝晶间为γ -Co Cr2 3C6 共晶 ;熔覆层与基体交界具有快速定向凝固特征 ,晶粒生长方向为垂直于界面 ,而表层则倾向于平行激光扫描方向 ;熔覆层两道搭接重熔区界面部分晶粒的结晶方向继承了第一道的结晶方向     

多道激光熔覆铁基合金的组织和性能

在球铁基体上激光熔覆铁基合金，对多道搭接时激光熔池的凝固速率、“二次加热”效应以及熔体的对流行为对搭接熔覆层组织、成分、性能的影响进行了分析。结果表明，搭接熔覆获得的熔覆层组织随扫描次序前后而粗大，稀释率逐渐增加，硬度值相应降低。搭接熔覆层组织分界不明显，与基体结合处为波形界面，达到冶金结合。     

送粉多道搭接激光熔覆温度场的数值模拟

运用ANSYS有限元分析软件,对送粉式多道搭接激光熔覆过程的温度场进行了数值模拟。考虑到材料热物性的非线性特征以及对流换热的边界条件,建立了三维有限元模型;送粉过程及熔覆单元的生长过程采用"生死单元法"来实现。结果表明:在多道搭接激光熔覆过程中,先凝固的熔覆道对后续搭接熔覆道有预热作用,两者之间存在一个初始温度差;在熔覆层中,搭接区的温度高于其它区域,存在重熔现象;熔覆层每道熔池节点的热循环曲线呈现周期性变化且基本相似;熔覆层易出现端部效应问题;熔覆层中上部温度梯度沿激光扫面方向水平分布,下部与扫描方向垂直分布,在基体与熔覆层交界处温度梯度出现突变和最大值,是裂纹高发区。     

激光熔覆制备ZrC颗粒增强金属基复合表层组织

采用激光熔覆搭接技术 ,在中碳钢基体上制备出原位析出的颗粒增强金属基复合材料表层。利用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪 ,对熔覆层显微组织特征以及硬质颗粒的分布规律进行了观察、分析。熔覆层显微组织特征是树枝状的先共晶奥氏体分布在共晶基体上的亚共晶组织 ;组织发生了马氏体相变 ;熔覆层与基体成良好的冶金结合 ;熔覆层内析出的颗粒是以ZrC为主的复合碳化物 ,分布在枝晶内与枝晶间。随多道搭接的进行熔覆层组织中枝晶的排列方向由平行变得紊乱 ;奥氏体转变为马氏体的数量增多 ;熔覆层中颗粒数量增多 ,颗粒尺寸变大。     

单体液压支柱激光熔覆层的组织与摩擦学特性

为延长单体液压支柱的使用寿命,在矿用单体液压支柱用钢27Si Mn表面激光熔覆Fe基合金粉末,制备多道熔覆层;分别对其显微组织、显微硬度和耐磨性进行分析研究。结果表明:熔覆层无裂纹,与基体呈冶金结合,组织均匀,为细密枝晶组织;熔覆层的平均硬度为636.27 HV0.3,是基体的1.93倍;前后两道搭接区的硬度高于未搭接区的硬度;熔覆层在50~200 N的载荷条件下耐磨性良好,第二道与第三道熔覆层搭接区的耐磨性最好;熔覆层在50~200 N载荷时,磨损过程非常平稳,随载荷增加,摩擦系数降低,载荷大于250 N,磨损过程变得不平稳。     

激光多道搭接激光熔覆技术研究现状

从激光多道搭接熔覆熔覆层组织结构特点、温度场变化,多道搭接率分析、不同粉末与基材熔覆以及熔覆层裂纹形成原因及控制等方面综述了激光多道搭接熔覆研究现状,提出了激光多道搭接熔覆技术的发展趋势。     

27SiMn液压支架立柱的激光熔覆多道搭接工艺研究

大面积激光熔覆是经由多道搭接成形的,且矿用液压支架立柱的激光熔覆加工规模较大。但是,激光熔覆产生的气孔、夹渣、开裂已经成为凸显的行业基础共性问题,为控制不锈钢立柱的熔覆性能,减少气孔、夹渣、开裂等熔覆缺陷,以27SiMn材质的液压支架立柱为基体,开展大面积激光熔覆工艺多道搭接控制研究,深入探讨多道搭接熔覆的搭接区及其对耐腐蚀性能的影响,并通过调整熔覆步距进行多道搭接工艺试验,分析了熔覆平整度、稀释率对立柱成品的影响,以及熔覆层金相组织结构。结果表明:搭接区存在组织结构差异,容易存在气孔、砂眼等缺陷,立柱表面经机械加工后显露的搭接线周围是防腐蚀薄弱区,应该严格执行标准化工艺以保障该区域性能;熔覆平整度需要控制在0.03 mm以内;稀释率控制在10%以内的熔覆层组织结构平整均匀、与基体之间是冶金结合。     

双相不锈钢表面激光熔覆钴基合金组织和性能研究

目的提高2205双相不锈钢的耐磨性和耐腐蚀性能。方法采用激光熔覆技术,在2205双相不锈钢基体表面制备钴基合金熔覆层。用X射线衍射仪、光学显微镜检测钴基合金熔覆层的相组成和显微组织,用能谱仪测定熔覆层和基体界面区域的Fe和Cr元素分布,确定熔覆层界面过渡区域的宽度。用显微硬度计和湿砂磨粒磨损试验机,测试熔覆层硬度和耐磨性能。采用扫描电镜观察摩擦表面的磨损特性,分析钴基合金熔覆层的磨损机理。用电化学工作站测试熔覆层的电化学腐蚀特性,并用2205双相不锈钢作为对比试样做相应的性能试验。结果熔覆层由γ-Co固溶体和少量的Cr7C3、Cr2Ni3化合物相组成,界面处的熔覆层相组织是少量的平面晶和胞状晶,其他区域是发达的树枝晶。由于熔覆层由多道搭接和多层熔覆形成,树枝晶生长有方向性,但不是成固定的方向,并出现明显的分层现象。熔覆层过渡区范围为50μm左右,熔覆层平均显微硬度达477HV(0.1),远高于2205双相不锈钢基体(265HV(0.1))。当磨程达到3354m时,熔覆层的质量损失仅为10.3 mg,约为基体质量损失的1/3。在3.5%NaCl溶液中,熔覆层具有较高的极化电阻与电荷转移电阻和较小的自腐蚀电流。结论熔覆层组织致密,无气孔、裂纹等缺陷,与基体呈良好的冶金结合,钴基合金熔覆层具有良好的耐磨粒磨损性能和耐腐蚀性能。     

激光熔覆镍基合金温度场和应力场数值模拟

文中采用SYSWELD软件分别对激光单道和搭接熔覆过程进行模拟分析. 结果表明,激光熔覆处理时经历了快速加热、快速冷却的过程,具有较高的过热度,单道处理时熔覆层表面中心点峰值温度最高,可达2 589 ℃;随着远离熔池中心,各点峰值温度逐渐降低. 激光单道处理后,熔覆层内受拉应力,最大值出现熔覆层与基体交界处,热影响区受压应力. 搭接处理后第一道熔覆层仍受拉应力,但拉应力值明显降低,最大值在热影响区. 由于第一道熔覆的预热作用,第二道各点峰值温度均高于单道处理,应力最大值出现在靠近熔覆层底部位置,而热影响区受压应力.     

扫描路径对单层激光熔覆层质量影响的研究

为探究四种不同扫描路径对熔覆层质量的影响,在TC4(Ti-6Al-4V)钛合金表面进行多道单层激光熔覆试验。熔覆粉末为Ni60A自熔性粉末,工艺参数为激光功率500 W、送粉电压10 V、扫描速度2 mm/s、多道搭接率45%,扫描路径为实验设计的四种不同的扫描路径:热搭接、两种不同方式的冷搭接和回形搭接。结果发现,在冷搭接和回形搭接的扫描方式下得到的熔覆层表面相比于热搭接平整度较差。热搭接得到的熔覆层表面最平整,平均洛氏硬度最高。冷搭接熔覆层显微硬度最高,而回形搭接熔覆层显微硬度最低。     

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     

钢表面激光搭接熔覆镍基纳米WC/Co复合涂层的显微组织

采用CO2激光在45钢表面制备镍基纳米WC/Co复合熔覆层,在激光单道熔覆的基础上进行激光搭接熔覆.通过SEM、XRD、EDS以及显微硬度测试,分别对激光单道及搭接熔覆层的显微组织、物相、成分及硬度进行比较研究.结果表明:选择合适的激光熔覆工艺,可以在45钢表面获得基本上消除了裂纹和孔洞,并与基体呈冶金结合的镍基纳米WC/Co复合熔覆层及其搭接熔覆层.熔覆层的物相为γ(Fe-Ni)基体上分布着以WC、W2C为主的碳化物相.其中激光单道、搭接熔覆层显微硬度分别为779.3～1315.O HVO.1、600.3～1560.O HV0.1.尽管单道及搭接熔覆层中碳化物的种类不变,但其形态和分布有较明显差异,搭接熔覆层较单道熔覆层中碳化物形态多样性及分布不均匀性更大一些.无论激光单道或搭接熔覆层中,都存在含相当数量的粒度≤100 nm的纳米颗粒,分析认为这些纳米颗粒最有可能为WC、W2C为主的碳化物,对于熔覆层的抗裂止裂起了关键的纳米效应作用.本文研究的结果对重要零部件的较大面积局部表面改性或修复再制造的工程应用具有重要的探索意义.     

多道次激光熔覆温度场与应力场有限元分析

利用ANSYS软件,基于遗传算法和神经网络对多道激光熔覆温度场和应力场进行有限元分析,发现多道熔覆过程中,温度场椭圆偏向已形成熔覆层的一侧;多道熔覆前面道次的熔覆相当于对后续的熔覆有预热作用;熔覆层纵向应力最大,横向应力次之,厚度方向应力最小;而熔覆层中心一直处于拉应力状态;纵向拉应力高出横向和厚度方向应力几倍,并且在熔覆层与基体结合区域达到最高值。因此推断横向裂纹是最主要的裂纹形式,而且熔覆层心部或与基体结合区是裂纹高发区,这与试验结果相吻合。     

激光熔覆原位自生碳化钨陶瓷涂层的研究

使用IPG光纤激光器YLR-3000激光加工系统,在45钢表面通过激光熔覆自熔性碳化钨陶瓷涂层,提高熔覆层组织和性能。对涂层的硬度和显微组织进行分析。结果表明:激光功率1200 W、扫描速度2 mm/s、送粉电压7 V时,熔覆层的平均洛氏硬度约是基体平均硬度的2.6倍;熔覆层及界面处无裂纹、气孔等缺陷,熔覆层中上部的晶粒细小,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牢固。     

多道激光熔覆温度场的有限元数值模拟

分析了激光熔覆过程中温度场的主要影响因素,在主要考虑边界条件和热源数据的基础上,建立了送粉式激光熔覆多道搭接情况下温度场的有限元计算模型,并对板材上搭接三道熔覆层的熔覆温度场进行了三维数值模拟,得到了每道熔覆层上中心点的温度变化规律.结果表明,在激光熔覆过程中每道熔覆层中心点上的温度随时间延长呈锯齿状变化,且每个中心点所能达到的最高温度并不相同.此外,搭接情况下,熔覆层中心点每次升温前的最低温度是随着熔覆顺序的进行而逐渐升高的,且升高趋势类似于抛物线.此计算结果合理,为研究应力场和应变场的变化规律打下基础.     

激光熔覆铁基合金的单层多道搭接工艺研究

在单道试验的基础上对铁基合金单层多道搭接工艺进行了研究。建立了激光熔覆多道搭接的理论计算模型,计算并修正搭接理论值。分析了搭接率对熔覆层的表面成形质量和微观组织的影响。得到了合适的搭接率56%,验证了熔覆层的显微硬度与材料的本身硬度相符合。     

激光熔覆Fe-36Ni因瓦合金涂层的组织与耐磨性研究

利用半导体激光器在45钢表面制备了Fe-36Ni因瓦合金熔覆层。采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)及能谱(EDS)对熔覆层的显微微组织进行分析。利用显微硬度计和磨损试验机以及多功能材料表面性能测试仪测试熔覆层的显微硬度和摩擦磨损性能。结果表明:单道Fe-36Ni因瓦合金熔覆层表面光滑,组织均匀致密,多道搭接熔覆层组织在搭接外出现较多裂纹。熔覆涂层物相为Fe_(0.64)Ni_(0.36)和γ-(Fe,Ni)相,保证了因瓦效应的产生;单道与多道熔覆层的平均显微硬度基本相同,分别为395 HV0.2和389.2 HV0.2;单道与多道熔覆涂层的摩擦系数分别为0.508和0.602;单道熔覆层的耐磨性是多道搭接熔覆涂层的3.1倍。     

TC11合金多道激光熔覆温度场及涂层性能研究

为增强钛合金耐磨性,利用多道搭接激光熔覆工艺在TC11表面制备CBN涂层。基于ANSYS软件平台,对熔覆温度场进行分析。对涂层的平整度与耐磨性进行研究。结果表明:温度场的形状类似于单道熔覆时的形状,呈扁圆形。此时温度场的分布不以光斑中心对称,温度场偏向一侧。由于有预热作用,熔覆升温要比降温快,且熔覆后一道次熔覆层上的最高温度要高于前一道次。随激光功率、送粉率和搭接率的增大,表面变得不平整。随扫描速度的增大,涂层面积变小,但表面平整度较好。熔覆层试样的磨损失重远远小于基体。随载荷的增加,熔覆层磨损量变化不大,而基体磨损量增加。     

激光功率对熔覆7075铝合金气孔缺陷的影响

采用同步送粉方式,在7075铝合金表面制备了7075铝合金熔覆层,对熔覆层的金相组织进行了观察,对显微硬度进行了测试,并研究了激光功率对熔覆层中气孔缺陷的影响作用。结果表明：熔覆层中靠近基体的部分形成了细小等轴晶,等轴晶之上为柱状晶;沿着基体指向熔覆层外表的方向,气孔变大、增多,气孔缺陷主要分布在熔覆层中靠近外表面的区域;气孔的尺寸及数量均随着激光功率的增加而减小;熔覆层显微硬度随激光功率先增大后减小。