纯铜表面脉冲激光熔覆Ni60涂层的结构与性能研究

为了克服纯铜表面激光熔覆时热量难以积聚的困难,得到冶金结合良好的Ni60熔覆层,采用预热辅助脉冲激光熔覆的方法,在纯铜表面进行了Ni60合金粉末的熔覆实验,并建立了纯铜表面预热辅助脉冲激光熔覆过程的3维瞬态热弹塑性模型,对温度场及残余应力进行了仿真。预热温度达到573K时,Ni60熔覆层中裂痕完全消除;预热温度为673K时,激光熔覆的加工效率提升了2.2倍;预热辅助脉冲激光熔覆得到的Ni60熔覆层平均硬度达到800HV_0.2;常温下,Ni60熔覆层与ASTM52100钢相对耐磨性为4.45,摩擦系数约是铜和ASTM 52100钢的57%。结果表明,随着预热温度的升高,Ni60熔覆层中裂纹减少,激光熔覆效率提高;Ni60熔覆层有效地提高了表面硬度,减小了摩擦系数。通过预热辅助脉冲激光熔覆技术,在纯铜表面制备得到无裂纹、无气孔的Ni60熔覆层,可有效地提高铜基材的硬度与耐磨性。     

Mo对高硬度镍基合金激光熔覆层组织和耐磨性的影响

采用激光熔覆技术, 在45#钢表面进行了镍基合金粉末添加Mo的熔覆试验,通过对激光熔覆工艺参数及Mo含量的优选,获得了成形良好、无裂纹、组织致密的熔覆层。对熔覆层横断面进行了显微硬度测量和显微组织分析,对各种Mo含量的熔覆层试样进行了摩擦磨损试验。结构表明:Mo能够提高高硬度镍基合金激光熔覆层的韧性、耐磨性,细化熔覆层的组织,降低熔覆层的裂纹敏感性。Mo对Ni60镍基合金激光熔覆层的改善归因于Mo对熔覆层组织的均匀细化、对粗大针状脆性硬质相的抑制以及对韧性相成分的提高作用。     

激光-感应复合熔覆Ni基WC复合层的工艺研究

为了提高熔覆效率与消除熔覆层的裂纹,采用激光-感应复合熔覆的方法在A3表面获得了无气孔与裂纹的Ni基WC复合层。研究了不同的加工参量对复合层质量的影响,结果表明,随着激光比能的增加,粉末面密度增加;在相同的激光比能条件下,随着粉末面密度增加,熔覆层的高度增加,稀释率减小;在相同的粉末面密度条件下,随着激光比能的增加,熔覆层的宽度略有增加。此外,相对于单纯的激光熔覆技术,激光-感应复合熔覆的效率约可以提高5倍。在激光-感应复合熔覆过程中,熔覆层与基材间的温度梯度大大降低,这是Ni基WC复合层无裂纹的关键原因。     

激光熔覆WC/Ni基硬质合金组织结构及耐磨性能研究

为了激光熔覆制造高速线材硬质合金辊环,在Cr12基体上制备WC-Ni基超硬复合材料.用TRUMPF 6000 CO2激光设备,采用同步送粉的方式,进行超硬复合材料的激光熔覆制备,获得与基体冶金结合且无气孔和裂纹等缺陷的熔覆层.使用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)对激光熔覆层进行组织、成分及物相表征.由研究结果可知,激光熔覆层组织主要是γ-Ni、WC、wzC、Ni3B、CrB2等物相组成.激光熔覆WC-Ni基硬质合金为粉末冶金制备的硬质合金磨损性能的0.769倍.从与对磨偶件GCr15圆环的摩擦系数来看,激光熔覆试样的摩擦系数与高质量粉末冶金硬质合金数值相当.     

轧机牌坊激光熔覆再制造及其性能评价

针对磨损与腐蚀失效轧机牌坊现场高性能再制造技术难题,研究了其激光熔覆再制造技术,评价了多种合金熔覆层的抗氧化与耐磨损性能。结果表明,相对轧机牌坊材料25#钢,选取的Fe基、Ni基和Co基3种类型9种熔覆材料均具有优异的抗氧化性能和耐磨损性能。其中,Co1合金熔覆层氧化后表面形成了致密氧化膜,熔覆层的抗氧化性能最佳; 而Co4合金的相对耐磨性最优异,磨损体积最小。最后,采用激光熔覆技术再制造的轧机牌坊在工厂生产中具备更长的使用寿命,再制造技术效果显著。     

激光熔覆Ni42Zr30Ta28非晶合金涂层组织与性能研究

为了研究预置激光熔覆在45#钢制备Ni基非晶合金涂层,采用非晶形成能力三判据原则及非晶成分团簇线定律法则,选取常规非晶合金制备方法中具有较强非晶形成能力的Ni42Zr30Ta28合金成分,并对不同输出功率下得到的熔覆层微观组织和力学及腐蚀性能进行了理论分析和结果验证,取得了涂层的显微硬度、耐磨性、耐盐性的数据。结果表明,激光熔覆Ni42Zr30Ta28涂层中除含有非晶相外还含有Ni3Zr,Ni5Ta,Ni7Zr2等晶化相。相比45#钢,非晶合金涂层在力学和腐蚀性能上都有较大提高。当激光功率为3300W时,熔覆层表层显微硬度值最大为1496.4HK,表面磨损率为0.778g·mm-2;涂层由于非晶相的存在耐蚀性有明显提高,在功率为3000W时,试样单位面积增重量为0.0026g·mm-2,耐盐性最好。这为高能激光制备大面积非晶涂层提供了理论依据。     

激光熔覆Ni42Zr30Ta28非晶合金涂层组织与性能研究

为了研究预置激光熔覆在45#钢制备Ni基非晶合金涂层,采用非晶形成能力三判据原则及非晶成分团簇线定律法则,选取常规非晶合金制备方法中具有较强非晶形成能力的Ni42Zr30Ta28合金成分,并对不同输出功率下得到的熔覆层微观组织和力学及腐蚀性能进行了理论分析和结果验证,取得了涂层的显微硬度、耐磨性、耐盐性的数据.结果表明,激光熔覆Ni42Zr30Ta28涂层中除含有非晶相外还含有Ni3Zr,Ni5Ta,Ni7Zr2等晶化相.相比45#钢,非晶合金涂层在力学和腐蚀性能上都有较大提高.当激光功率为3300W时,熔覆层表层显微硬度值最大为1496.4HK,表面磨损率为0.778g*mm-2;涂层由于非晶相的存在耐蚀性有明显提高,在功率为3000W时,试样单位面积增重量为0.0026g*mm-2,耐盐性最好.这为高能激光制备大面积非晶涂层提供了理论依据.     

钢表面激光熔覆钴基合金层的组织和耐磨性的研究

采用CO₂横流激光在40Cr钢表面熔覆不同配比的钴基合金粉末,采用摩擦磨损试验机测试试样的摩擦磨损性能。对摩擦系数以及耐磨性均较高的试样,采用微观分析及力学性能测试手段对熔覆层显微组织、物相、成分进行比较研究。结果表明:在现有实验条件下,激光熔覆层的强化相呈现网络状加弥散分布的颗粒状使裂纹或者缺陷的萌生门槛值增加,裂纹扩展速率减慢,导致钴基合金激光熔覆层的摩擦系数和耐磨性能的协同提高。     

板坯结晶器表面激光熔覆强化研究

使用自行配制的Ni基合金粉末和混合加入适量其他功能性粉末,采用基体预热和激光同轴送粉熔覆技术,进行在板坯结晶器母体表面熔覆强化的试验研究.结果表明,通过基体预热和激光同轴送粉熔覆强化,可以有效减小预铺再熔覆产生的较多的孔缝现象;可以通过粉末配制控制熔覆层的成分构成,且熔覆层组织致密、均匀,呈典型的快速凝固现象;熔覆层与基体元素相互渗透和稀释,得到了具有良好冶金结合与高致密度的结合过渡区,而且基体稀释率很小;通过此种强化处理可明显提高结晶器的耐磨性和耐蚀性.     

柱塞Co基粉末激光熔覆工艺研究

为增强1Cr18Ni9Ti不锈钢零件的硬度及耐磨性,采用激光熔覆技术在其表面制备Co基合金熔覆层。利用光学显微镜,分析了熔覆层的微观组织;应用显微硬度计测试了熔覆层的硬度;应用浓度为2%的硝酸溶液做腐蚀剂,测试了熔覆层的耐腐蚀性。并与等离子热喷涂、Ni基合金熔覆等其它表面改性技术进行比较,结果表明:1Cr18Ni9Ti不锈钢柱塞Co基合金激光熔覆层硬度达到HV520,具有较好的耐磨性,其抗酸腐蚀性能也达到检验标准要求。     

铸铁表面激光熔覆铁基合金涂层的组织性能研究

为解决铸铁表面熔覆铁基合金熔覆层耐腐蚀性能不足,限制其应用场合的问题。采用大功率半导体光纤耦合激光器在灰铸铁平板上制备四种镍含量不同的铁基合金粉末熔覆层,利用光学显微镜、数显维氏硬度计,WTM 2E微型摩擦磨损试验仪及盐雾腐蚀箱等仪器对熔覆层金相显微组织、硬度、耐磨损和耐腐蚀性能进行检测。结果表明,四种铁基合金粉末熔覆层晶粒尺寸依次增大,晶粒数目减小,熔覆层硬度及耐磨性能降低,耐腐蚀性能提高。C铁基合金粉末熔覆层平均硬度550 HV0.3,相对于基材提高了3倍以上,耐磨性相对于基材提高了4倍,48 h腐蚀试验,较铁基合金熔覆层耐腐蚀性能显著增强,综合性能满足更多实际需求。本研究降低了铸铁件的修复成本,拓展了铁基合金修复铸铁件的应用范围,对工程实践具有重要指导意义。     

钛合金表面激光熔覆涂层的耐磨性能

为了提高钛合金的表面耐磨性能,采用MXP-2000型销盘式摩擦磨损实验机,以镍包石墨粉末为原材料,利用CO2激光器在TC4合金表面上熔覆耐磨涂层,进行钛合金及激光熔覆涂层的干摩擦磨损实验,并用扫描电镜对磨损表面进行观察和分析。实验结果表明,激光熔覆涂层的摩擦系数为0.56,与钛合金的摩擦系数基本相同,但激光熔覆涂层的磨损失重量比钛合金低接近一个数量级,说明激光熔覆涂层可以大大提高钛合金的表面耐磨性能。TC4合金的磨损机制以粘着磨损为主,激光熔覆涂层的磨损机制以磨粒磨损为主,涂层的高硬度加上涂层里的TiC增强相是其耐磨性高的主要原因。     

铁基合金粉末激光熔覆的显微硬度分析

本文用前期实验选出的最佳工艺参数及熔覆层数,通过两种铁基合金粉末对45号钢,按同步供料法进行激光熔覆实验;对最佳工艺参数及熔覆层数时的熔覆层的显微硬度进行分析.     

核阀密封面激光熔覆层耐磨性能研究

采用 5KW横流CO2激光器对 1Cr1 8Ni9Ti核阀密封面进行了钴基合金激光熔覆处理 ,测试了激光熔覆层的耐磨损性能 ,并将其微观结构及质量、耐磨损性能与等离子喷焊处理的同种试件进行了对比分析 ,结果表明 :激光熔覆层具有更高的抗擦伤磨损和抗高温冲击滑动磨损的性能 ,具有组织细密均匀、晶粒度高、硬度高与稀释率低的特点。在此基础上对激光熔覆层的耐磨损性能进行了分析探讨     

激光熔覆WF218合金粉末的研究

本文对激光熔覆用WF—218合金粉末的激光熔覆工艺和熔覆层组织、性能进行了研究,获得了WF—218钴基合金粉末激光熔覆层厚度和宽度与最小比能量关系曲线和熔覆层的性能数据,为用户选择和使用激光熔覆WF—218合金粉末和在气门等产品上应用提供了依据。     

镍铁铝混合粉末的激光熔覆冶金研究

为了利用高能激光束将镍、铁、铝金属单质的混合粉末快速熔融，得到高性能的镍铁铝合金，并直接用于熔覆，采用激光3-D打印的金属粉末成型的方法，用一台中低功率的光纤激光器，以工程中常用的轧制不锈钢板为基底，研究了一定比例的镍、铁、铝混合粉末的熔覆冶金情况。通过优化激光工艺参量（激光频率、扫描速率、激光功率和离焦量）组合，得到了质量良好的单道熔覆结果。通过激光共聚焦显微镜、晶相显微镜以及扫描电子显微镜等检测手段，对熔覆条的宏观形貌和微观组织进行观察。结果表明，可获得良好的无气孔无裂纹的合金组织，且合金与基板形成了良好的冶金结合；熔覆层硬度低于基板硬度30HV左右，但截面硬度分布均匀。该研究有助于得到各向性质统一的冶金层。     

同轴送粉对激光熔覆组织的细化作用

选用Ni基自熔合金粉末和Co基自熔合金粉末,在低碳钢基材上分别进行预置粉末和同轴送粉激光熔覆试验。激光功率2.0kW,光斑直径2.0mm,扫描速率0.15～0.25m/min。对熔覆层显微组织分析表明,同轴送粉熔覆层明显比预置熔覆层组织细密(前者为2.5～4.0μm,后者为5.0～10.0μm),并且具有较好的耐热冲击性。显然这是很有实际意义的,因为同轴送粉比预置粉末更易于实现自动化和大面积激光熔覆。     

铝合金表面激光熔覆SiC/金属基复合涂层的组织与性能研究

采用 ２ｋｗ的 Ｎｄ： ＹＡＧ激光器,在铝合金基体表面用预置法分别激光熔覆 ＮｉＣｒＡｌ／ＳｉＣｐ（颗粒）、ＮｉＣｏＣｒＡｌＹ／ＳｉＣｐ、ＮｉＣｏＣｒＡｌＹ／ＳｉＣｗ（晶须）复合粉末,获得了厚度约为 １ｍｍ的耐磨涂层。借助Ｘ射线衍射及电子探针,对不同涂层的显微组织作了对比分析,并测试了其显微硬度及耐磨性。结果表明由于细晶强化、固溶强化及未熔ＳｉＣ的弥散强化作用,与基体相比涂层硬度提高了４～５倍,耐磨性能提高了２～５倍。     

激光熔覆工艺参数对金属成形效率和形状的影响

针对激光熔覆再制造装备零件的快速高效熔覆成形及其控形问题,采用1kW全固态激光器和铁基合金粉末进行了不同激光线能量和送粉量下单道熔覆对比实验,研究了激光功率、激光扫描速度和送粉量等主要工艺参数对熔覆线形状尺寸和金属成形效率的影响.结果表明:熔覆线的宽度是光斑直径、激光功率、激光扫描速度和送粉量的函数,随激光功率增加和激光扫描速度降低,熔宽增加;随送粉量增加熔高增大.成形效率随工艺参数变化具有复杂的变化趋势,随激光线能量增加和送粉量增加,成形效率一般增高.在合适的参数范围内,需要对工艺参数进行优化以获得较高的成形效率.     

激光熔覆技术制造热轧辊的钴基合金层研究

采用 6kWCO2 激光器和同步送粉熔覆技术 ,在低合金结构钢 2 0CrMo上成功地获得大面积的钴基合金涂层。通过金相显微镜 ,X射线衍射技术对熔覆层的组织进行了分析 ,并测试了显微硬度、抗弯强度、耐蚀性能。结果表明 ,钴基合金涂层组织细密 ,是由Co过饱和固溶体 ,CrB ,M2 3 C6等相组成 ,与硬质合金热轧辊相比 ,其硬度略微提高 ,抗弯强度相当 ,耐腐蚀性能更为优越