铝合金表面激光熔覆的新进展

本文总结了铝合金表面激光熔覆的特点,阐明了激光熔覆的合金体系及工艺方法,分析了各种熔覆层及界面的组织特征及性能,提出了铝合金激光表面熔覆存在的主要问题及改进途径.     

ZL111铝合金表面Ni-Cr-Al激光熔覆层中的非晶组织

利用５ｋＷＣＯ２激光器激光熔覆铝合金表面的Ｎｉ－Ｃｒ－Ａｌ涂层,ＳＥＭ与ＴＥＭ分析结果表明,在激光熔覆层中存在有非晶组织,非晶组织呈空间扭曲薄片或杉叶状,它们分别存在于熔覆层颗粒间白色网状组织与颗粒中     

激光熔覆铝合金表面制备高熵合金工艺参数分析

通过研究不同参数下高熵合金熔覆层的显微组织、相的组成,并将晶界与树枝晶元素原子量进行对比分析,揭示工艺参数对激光熔覆制备高熵合金的影响。结果表明：在激光功率一定的条件下,AlCoCrCuFeNi高熵合金相结构随着扫描速度的增加逐渐由bcc相变为bcc相+fcc相;对比熔铸法,激光熔覆铝合金制备多了1个以Al元素为主的fcc固溶体相。高熵合金主要由底部的树枝晶向顶部的等轴晶发展。通过EDS分析发现,熔覆过程中Al元素偏析严重,Cu元素在晶界处有少量偏析,且扫描速度对合金质量影响明显。     

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。     

7050铝合金表面Al/Ti激光熔覆工艺实验及温度场模拟分析

在7050铝合金表面激光熔覆Al/Ti复合粉体,通过3因素3水平正交试验得知当激光功率为1.5 k W,扫描速度为150 mm/min,离焦量为50 mm时熔覆层质量最优。模拟计算得到正交试验工艺参数下的光斑中心最高温度值,并利用极差分析得到:正交试验因素对中心点最高温度值影响程度从大到小的顺序是扫描速度V,激光功率P和离焦量S。通过对9组试样熔池尺寸及不同位置点温度随时间变化趋势分析可以得到,试样前端结合较差是由于熔覆过程中基体熔池深度较小,不足以使基体与熔覆材料很好地结合;而后端都出现的不同程度的变形和烧蚀,是末端温度急剧积累引起的。通过分析Al/Ti熔覆层的金相组织可知,熔覆层组织以胞状树枝晶为主,且分布均匀细密。     

激光表面改性技术在钛合金上的应用研究

激光表面改性技术是新兴的一种表面改性技术,本文从激光重熔、激光合金化和激光熔覆技术三个方面综述激光表面改性技术在钛合金上的应用研究,并对今后的研究方向提出了建议和展望。     

激光表面重熔、熔覆温度场的研究评述

介绍了激光重熔、熔覆温度场的研究现状,叙述了较为典型的二维、三维稳态和非稳态传热模型,简要分析了各模型中考虑的因素,以及从该模型出发所得到的结果与实际情况的比较.根据已有研究所得到的结论,简要讨论了影响模型建立的几个主要因素:1) 热源特征;2) 表面吸收系数;3) 熔池中流体的流动;4) 相变潜热;5) 激光工艺参数,熔池表面形貌等对模型建立的影响.全文通过对以上问题的讨论,为激光与材料相互作用的强瞬态物理过程研究,零件表面裂纹等缺陷激光修复工艺措施的制定提供了理论指导.(PE8)     

ZL108镍基粉末激光表面合金化气孔与裂纹的研究

ZL10 8表面镍基粉末激光合金化的实验研究表明 :激光合金化层的显微组织由两部分组成 ,与基体金属交界处是垂直于熔合线生长的具有定向凝固特征的树枝状晶 ,合金化区是细小的等轴状晶。在树枝状晶相邻间的凹陷处和基体金属未熔化晶粒的界面上最有可能产生气泡核 ,熔池保护不良 ,合金粉末或粘接剂中残存水分 ,均是影响气泡生成的主要因素。对于合金层中的裂纹 ,主要是在熔池凝固末期 ,已凝固合金化层金属塑性不足并在残余拉应力作用下造成的低塑性脆化裂纹。     

激光表面熔覆与合金化送粉装置的设计

设计了一种结构简单,载粉运动方向与激光光束保持一致,可对垂直表面进行加工,使用方便的激光表面熔覆与合金化送粉装置。并用所设计的送粉装置进行了激光表面熔覆实验,获得了较理想的加工效果。     

激光熔覆对铝合金疲劳性能的影响

对模拟腐蚀损伤的铝合金试样表面进行了激光熔覆填充处理,分析了激光熔覆层的显微组织,并对熔覆试样和基材试样进行了疲劳寿命对比实验。结果表明,表面激光熔覆会显著降低材料的疲劳性能,在99%可靠度的前提下,熔覆试样的安全寿命比基材试样有所降低。其主要影响因素有熔覆层底部的枝晶、重熔区内的缺陷和熔覆层内的拉应力。经过表面机械冲击后,疲劳性能得到显著提高,提高幅度为244%,疲劳断口形貌表明,熔覆层有明显的疲劳特征。     

铸铝激光熔融处理后的组织与性能

应用光学和电子显微镜及显微硬度计研究了铸造Al-Si合金经激光表面熔融处理后的组织和性能。指出,组织分熔化区、过度区和基体三层。在熔化区中树枝状先共晶α相的平均宽度由原始组织的20～40μm细化到2～3μm,同时共晶组织也被大大细化。这些变化使显微硬度值由67.4提高至109～115.     

铸造铝合金(ZL109)激光表面处理

采用功率为2kW级CO_2连续可调式横流激光光源,对不同涂层的ZL109试样表面进行了激光熔凝的实验研究。     

铝硅钛合金表面激光熔覆G312铁基合金的研究

在铝硅钛合金表面,用Ｇ３１２铁基合金粉进行了激光熔覆实验,用金相显微镜和显微硬度计对试样进行了观察和测试,结果表明：选择合适的激光工艺参数可在铝硅钛合金表面熔覆上一层铁基合金层。加强对试样的冷却,可使熔覆层的显微硬度值达到基体硬度值的１３￣１７倍。     

铸造铝合金激光表面合金化的研究

将Ni-Cr合金粉末用有机粘接剂调成膏状涂在铸造铝合金ZL108基体上,然后采用CO2激光进行激光表面合金化处理。通过选择合理的工艺参数,在基体表面获得冶金结合性能良好的合金化层。利用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪对合金化层的显微组织结构进行详细的研究。结果表明,合金化层由Ni-Al金属间化合物组成,并且呈点状、弥散分布在Al-Si共晶基体上。合金化层的显微硬度可达到230HV左右,比基体材料提高大约3倍;耐磨性比基体提高2倍左右。     

激光熔覆制备Al-Si-Cu-Fe准晶态合金涂层的研究

本文报道了在氮气气氛下 ,利用激光熔覆Al50 Si15Cu2 0 Fe15准晶粉末制备Al Si Cu Fe准晶态合金涂层。通过选取适当的激光熔覆参数 ,成功的制备了Al Si Cu Fe准晶态合金涂层。X射线衍射 (XRD)分析显示涂层中含有 1/ 1立方类似相α- (Al,Si)CuFe、β -Al(Si)Fe(Cu)相、λ -Al13 Fe4相和Al0 .7Fe3 Si0 .3 相。制备的涂层显微硬度达Hv914 ,α相和 β相中高的Si元素含量和类似相λ -Al13 Fe4的高含量是影响Al Si Cu Fe合金涂层硬度的主要因素。光学显微镜下显示Al Si Cu Fe合金涂层枝晶细密且取向比较一致 ,一次枝晶臂间距约为 2 5 μm ,且有明显的二次枝晶存在 ,二次枝晶臂间距约为 8μm。摩擦学试验显示 ,随着滑动速度的增加 ,涂层与对偶球之间的摩擦系数逐渐降低 ,且趋于稳定。     

激光冲击波作用下3003H16铝合金板料层裂的研究

为了得到工艺参量对层裂的影响,运用有限元模拟的方法,采用最大拉应力瞬时断裂准则来判断板料是否发生层裂,并对各参量对层裂的影响进行了分析;进行了激光冲击成形试验,用电子扫描显微镜对冲击后的试样进行观察,并运用应力波传播分析了层裂的产生、发展、形成。结果表明,层裂易发生在激光冲击区域内,其次是在光斑边缘处,而在冲击区域外不可能发生层裂;脉冲宽度、峰值压力和板料厚度对层裂发生的位置影响较大,而光斑直径对层裂发生的位置几乎没有影响。这对激光冲击成形的发展具有指导意义。     

HS320铝活塞环槽两岸激光表面强化的研究

提高铝活塞环槽表面强度的方法有多种 ,再熔化强化工艺是目前最有发展前途的一种提高铝活塞使用寿命的工艺方法。它是利用等离子弧、氩弧、电子束、激光的高温 ,重新熔化铝合金活塞环槽区一定体积的金属并同时渗入合金元素 ,在活塞环槽区形成铝基新合金 ,它同活塞体形成可靠的冶金结合 ,然后在此环形区车削活塞环槽 ,达到提高铝活塞使用寿命的目的。本文采用横流 5KWCO2激光器对HBS32 0铝活塞环槽两岸直接进行镍基合金粉末激光合金化的试验研究 ,获得了无气孔、裂纹、组织细小均匀的合金化层。SEM研究表明合金化层与基体铝合金形成了牢固的冶金结合 ,合金化层组织为靠近基体铝合金的具有定向凝固特征的树枝晶 细小均匀的等轴晶 ,组织过渡均匀。表面硬度达到 6 5 0HV ,是基体铝合金的 5～ 6倍 ,实际使用表明 ,使用寿命较未经处理的铝活塞得到较大提高。