激光熔覆NJ-4镍基合金涂层显微硬度的探究

目的探究晶体尺寸、组织结构和过冷度对NJ-4镍基合金涂层显微硬度的影响规律,找出一定组织结构和晶体尺寸下的最佳显微硬度。方法采用正交实验对基体进行激光熔覆,然后分析组织结构、晶体尺寸和过冷度对合金涂层硬度的影响。结果不同组织结构的NJ-4镍基合金涂层显微硬度有很大差异。从熔覆层的上表面到下表面依次为树枝晶、等轴晶、胞状枝晶、等轴晶、树枝晶、板条状马氏体。晶体结构依次变化时,显微硬度先增大、后减小、再增大,在熔覆层上部的等轴晶处的显微硬度最大。此外显微硬度还受到晶体尺寸和过冷度的影响。激光为熔池凝固提供特殊的冷却环境,抑制了凝固过程中杂质的析出,降低了缺陷的产生概率,提高了熔覆层硬度。激光熔覆层产生的板条状马氏体镶嵌在基体和熔覆层之间,提高了冶金结合强度,测量发现熔覆层的显微硬度是基体的2.5倍以上。结论熔覆层的显微硬度最终由组织结构、晶体尺寸和过冷度决定。     

等离子熔覆Fe基复合涂层的组织与性能

利用等离子熔覆技术,在45钢基体表面制备了Fe基合金熔覆层.采用金相显微镜、显微硬度计对熔覆层组织、性能进行研究.结果表明,熔覆层组织由树枝晶、等轴晶组成,涂层中含有一定量的化合物,无气孔、夹杂,其中树枝晶组织粗大,等轴晶组织细小;熔覆层具有较高的硬度,并且由表面到基体硬度呈梯度分布;熔覆层中等轴晶的显微硬度最高可达1234 HV0.1,是45钢基体的4倍.     

45钢表面激光熔覆铁基和镍基合金涂层的比较研究

采用激光熔覆工艺45钢表面分别制备铁基和镍基合金涂层,利用扫描电镜、硬度计等分析了熔覆层的显微组织和硬度指标。结果表明:在相同的激光功率及送粉量的条件下,得到的镍基合金熔覆层的厚度远远高于铁基;铁基合金熔覆层中呈现明显的树枝晶形貌,镍基合金熔覆层中存在胞状晶形貌,并存在较多的裂纹缺陷。镍基合金涂层的硬度较高。     

40CrNiMoA钢表面激光熔覆铁基合金的组织及力学性能研究

利用激光熔覆技术在40CrNiMoA钢表面制备铁基合金熔覆层。利用显微硬度计测试熔覆层的硬度;利用万能力学实验机进行拉伸实验,测试了熔覆层的力学性能;利用SEM观察熔覆层表面及断口的显微组织。结果表明:激光熔覆铁基合金组织表面平整光滑、无气孔、无裂纹,具有金属光泽,与基体形成良好的冶金结合。熔覆层表层到底部的显微组织依次为等轴晶、树枝晶和柱状晶,激光熔覆层的整体硬度均高于基体。熔覆层的抗拉强度、屈服强度、伸长率分别为990 MPa、693 MPa、18.2%,断口呈现大量韧窝,实现了强度和塑性的同步增强。40CrNiMoA钢表面熔覆铁基合金组织能够有效地改善力学性能,以达到延长其使用寿命的目的。     

紫铜表面激光熔覆镍基合金的组织与性能

利用激光熔覆技术在紫铜表面制备镍基合金涂层。采用SEM、XRD、EDS、显微维氏硬度计进行组织结构和硬度分析,并测试了紫铜基体、镍基熔覆层的耐冲蚀磨损性能。结果表明:激光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,熔覆层内具有等轴晶、树枝晶及平面晶等不同结构,并有Cr、Ni、B等强化相颗粒。当冲蚀角为60°时紫铜基体和熔覆层的质量损失率都比较大,随着冲蚀时间的增加,熔覆层质量损失率比紫铜的质量损失率要低得多,激光熔覆层的耐磨性比基体组织的耐磨性提高了近3倍,激光熔覆层的耐冲蚀磨损性能得到明显提高。     

钛合金表面激光熔覆TiN-Ni基合金复合涂层的组织和磨损性能

以TiN和NiCrBSi合金混合粉末为原料，采用激光熔覆技术在TC4合金表面制备出TiN颗粒增强Ni基合金涂层。利用XRD，SEM和TEM等分析了激光熔覆层的相组成及微观组织，并测试了激光熔覆层的显微硬度和磨损性能。结果表明，激光熔覆层由熔覆区和稀释区2个区域组成，熔覆区的组织是在γ-Ni树枝晶和γ-Ni＋Ni3B层片状共晶的基体上均匀地分布着TiN颗粒和针状尬3C6相，显微硬度在9000MPa-12000MPa之间.稀释区为基底TC4合金和熔覆材料Ni基合金的混合凝固区，呈胞状晶和树枝晶形态。激光熔覆层中存在颗粒强化、细晶强化和固溶强化等多种强化作用，大幅度地提高了TC4合金的耐磨性能。     

WC增强镍基合金高频感应熔覆层的研究

采用刷涂和高频感应熔覆的方法在42CrMo圆钢表面制备了0.6 mm厚WC增强镍基合金熔覆层。对熔覆层进行了显微组织、相结构分析及显微硬度测试。结果表明:WC增强镍基合金熔覆层的显微组织均匀致密,无明显的气孔、夹渣缺陷;沿截面依次为熔覆层、过渡区及基体。熔覆层的平均显微硬度可达600~700 HV0.2,与基体实现了冶金结合。     

718H模具钢等离子熔覆涂层的组织和性能研究

采用等离子熔覆技术在718H模具钢表面熔覆铁基合金粉末,借助光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜、能谱仪、显微硬度计和材料表面性能综合测试仪对熔覆层的显微组织、化学成分、物相组成、显微硬度和摩擦磨损性能进行了分析。结果表明:等离子熔覆铁基合金粉末的熔覆层的组织近表面为细晶区,中间为柱状晶,熔覆层与热影响区的交界处有一条平面晶组织,熔覆层与基体形成了冶金结合,热影响区组织为板条状马氏体;从基体到表面硬度大致呈梯度分布,熔覆层的硬度达到800 HV,大于基体材料的硬度;熔覆层中有较多M7C3碳化物和γ-(Cr-Ni-Fe-C)合金固溶体相,磨损量小于基体材料的,熔覆层的耐磨性明显好于基体材料。     

激光熔覆添加稀土Ni基合金涂层的组织

为提高零件表面的耐磨性和耐蚀性,采用CO2激光器在45钢表面熔覆添加稀土的Ni-Cr-B-Si合金粉末,获得了与基体呈冶金结合的、性能良好的镍基涂层。采用扫描电镜、X射线衍射、显微硬度计对熔覆层的界面组织、显微硬度、物相等做了分析。结果表明,激光熔覆添加稀土的Ni基合金涂层组织由平面晶、胞状晶、柱状树枝晶组成,涂层具有较高的硬度,稀土变质的激光熔覆处理对提高低碳钢性能具有重要的指导意义。     

激光熔覆MoSi_2-NiCrSiB复合涂层的组织和性能

在GH4169表面通过激光熔覆制备不同成分配比的Mo Si2-Ni Cr Si B复合涂层,利用扫描电镜对熔覆层的微观组织进行观察,测试了熔覆层的显微硬度及高温抗氧化性能。结果表明:添加不同比例的镍基合粉末制备的Mo Si2-Ni Cr Si B复合涂层试样与基体形成良好的冶金结合,无明显的裂纹、空洞,且随镍基合金粉末的添加,熔覆层组织与基体的结合越来越紧密,树枝晶状的硅钼相与合金相交错分布。添加不同比例镍基合金粉末时复合涂层的显微硬度比基体都有所提高,最高可达540 HV0.2,是基体硬度的1.2倍,随镍基合金粉末的增多,复合涂层硬度降低,最多会降低11%。添加10%的镍基合金粉末时试样的高温抗氧化性能最好。     

铁基合金+WC激光熔覆层的显微组织与性能

在Q235钢和QT-600球铁表面激光熔覆铁基合金+WC粉末.利用扫描电镜(SEM)、光学显微镜(OM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)分析了熔覆层的微观组织,测试了熔覆层硬度和磨损性能.结果表明,Q235钢表面熔覆层组织较细,熔覆层与基体结合界面波形不明显,且出现白亮层.QT-600球铁表面熔覆层组织粗大,界面波形较大,基体混入多,无白亮层,硬度、耐磨性相对较低.分析认为,组织与性能的不同是由于Q235钢熔点较高,熔化量少,且熔池冷速快,组织细化.QT-600球铁表面熔覆层组织不均匀,其中等轴品的耐磨性高于柱状晶,原因在于较细的等轴晶晶界较多,增大了滑动阻力.     

Laser cladding of Ti-6Al-4V alloy with TiC and TiC+NiCrBSi powders

Laser cladding of Ti-6Al-4V alloy with TiC and TiC+NiCrBSi powders was carried out, and microstructure, as well as microhardness profile, in the clad layers was examined. The results showed that, in the TiC clad layer, TiC was melted and solidified to form dendrites in the clad zone, and dissolved into the melted Ti-alloy substrate and precipitated to form well-developed dendrites in the dilution zone. With increasing specific laser energy, the dilution effect of the Ti-alloy substrate was enhanced, and the microhardness decreased in both the clad and the dilution zones. In the TiC+NiCrBSi laser clad layers, TiC particles dissolved into the melted Ni-based alloy (binder material) in the clad zone. With increasing specific laser energy, the degree of solution of TiC particles was increased. During cooling, fine spherical particles and dendrites of TiC precipitated from the Ni-based alloy. When the TiC volume fraction increased to more than 50%, clustering of TiC particles was observed in the clad zone. The clustering of TiC particles resulted in a decrease in the homogeneity of the microstructure and microhardness distribution in the clad zone. The dilution zone of the TiC+NiCrBSi clad layers is a mutually melted region of the Ni-based alloy and titanium-alloy substrate and presents a microstructure of dendrites.     

激光功率对27SiMn钢熔覆层组织与性能的影响

为了探寻激光功率对熔覆层组织与性能的影响,设计4种不同激光功率在27SiMn钢表面进行Fe-Cr-Ni熔覆层制备,利用超景深显微仪、显微硬度计、摩擦磨损试验机对熔覆层的显微组织、硬度、磨损量及摩擦因数进行了研究。结果表明,4种激光功率下的试件熔覆层均无气孔裂纹等缺陷,激光功率为1800 W时所制备试件的枝晶生长方向较为一致,激光功率为2400 W时所制备试件熔覆层中部的胞状晶和二次枝晶晶胞较为细小致密;随着激光功率增加,熔覆层的熔宽、熔深和稀释率逐渐增大,而熔高则先增大后减小;熔覆层硬度受激光功率影响较小,但增大激光功率可以提高热影响区硬度;激光功率为2400 W时所制备试件的平均摩擦因数最小、磨损量最少、磨损深度最小,其耐磨性能优良。     

42CrMo钢表面激光熔覆颗粒增强Co基涂层的组织与性能

为改进矿用截齿的耐磨性能,使用激光熔覆技术在截齿用42CrMo钢基体表面制备Co基复合涂层,并分析涂层的微观组织、硬度和耐磨性。结果表明,熔覆层形貌良好且与基体呈冶金结合。在激光作用下,WC颗粒发生溶解并与多种元素发生反应,熔覆层主要由γ-(Co, Fe)和碳化物组成。熔覆层组织呈梯度变化,过渡区组织为平面晶、枝状晶和柱状晶,熔覆区组织则为等轴枝晶和均匀分布的富W、Ti的碳化物颗粒。熔覆层平均显微硬度为995 HV,远高于基体(328 HV),同时热影响区的硬度也大幅提高。在相同的磨损条件下,熔覆层摩擦因数较低,体积磨损量仅为基体的13.5%。在摩擦过程中,弥散分布的细小碳化物颗粒逐渐凸起并起到承担载荷和抵抗磨损的作用,使熔覆层具有良好的耐磨性,磨损机制为轻微磨粒磨损。激光熔覆技术制备的颗粒增强Co基涂层,组织致密,性能良好,能显著地提高42CrMo钢的表面硬度和耐磨性。     

多道搭接钴基合金激光熔覆层的组织与性能

以钴基合金粉作熔覆材料,利用激光熔覆技术在42CrMo基体表面制备高性能熔覆层。使用光学显微镜观察熔覆层的宏观形貌以及显微组织,采用显微硬度计、摩擦磨损试验仪测量基体与熔覆层的显微硬度及摩擦因数曲线并分析了其磨损机理。结果表明,熔覆层中的组织类型为平面晶、胞状晶和柱状晶,组织形态呈梯度分布。熔覆层平均硬度达到650 HV0.3,是基体平均硬度的2.7倍,其摩擦因数为0.275左右,比基体的摩擦因数小0.075左右。     

激光熔覆钛基金属陶瓷复合涂层的组织与性能

为了提高TC4合金的耐磨减摩性,利用激光熔覆技术在TC4合金表面激光熔覆TC4+h-BN混合粉末制备钛基金属陶瓷复合涂层,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)等手段对熔覆层宏观形貌和微观组织进行观察,利用显微硬度计对熔覆层、热影响区、基体的硬度进行测试,通过摩擦磨损试验机对熔覆层和基体的摩擦因数进行测量,利用电子精密天平对熔覆层和基体的磨损量进行检测。结果表明:熔覆层主要由杆状相TiB、三元共晶组织(Ti-B-N)和基底α-Ti组成。熔覆层硬度分布在1000～1200 HV0.5之间,熔覆层磨损机理为轻微的磨粒磨损,TC4基体为严重的磨粒磨损。熔覆层摩擦因数较基体下降了0.04,磨损量较基体下降了7 mg,熔覆层的耐磨减摩性能较基体有所提高。     

汽车发动机缸体灰铸铁等离子相变硬化组织及性能分析

采用等离子相变硬化设备对汽车发动机缸体灰铸铁进行了表面相变硬化处理，分析了处理后铸铁的显微组织和硬度特征。结果表明，相变硬化处理后的灰铸铁分三个区，即熔化区、固态相变区和热影响区，熔凝层的组织是细小的莱氏体。处理后的表面硬度有显著提高，并明显提高了发动机缸体的耐磨性和使用寿命。     

S31000不锈钢表面激光熔覆Stellite12合金层的组织和性能

针对高温阀门密封副易发生擦伤、碰伤等问题,采用激光熔覆技术在S31000不锈钢密封副基体表面制备了Stellite12合金层。通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪、显微硬度计及均匀腐蚀全浸试验,研究了熔覆层微观组织、显微硬度和均匀腐蚀性能。结果表明,熔覆层与基体形成了良好的冶金结合,微观组织主要由平面晶、柱状晶和等轴晶的枝晶结构组成。熔覆层显微硬度较高,平均显微硬度为600.68 HV0.3;基体的显微硬度最低,平均显微硬度为204.57 HV0.3。相比于S31000不锈钢的腐蚀速率,表面激光熔覆Stellite12合金后,腐蚀速率显著降低。同时,S31000不锈钢表现出尺寸不均的腐蚀坑现象,Stellite12合金层表现出较均匀的腐蚀行为,但在晶界处的腐蚀现象比晶内更为明显。     

激光功率对超声辅助激光熔覆Al2O3-ZrO2陶瓷力学性能的影响

采用激光熔覆工艺在Ti-6Al-4V合金基体上制备Al₂O₃-ZrO₂陶瓷层,探讨在超声辅助下不同激光功率对熔覆层形貌及性能的影响。通过金相显微镜,X射线衍射,扫描电镜,显微硬度测试仪及摩擦磨损试验机研究了熔覆层的宏观形貌,截面形貌,物相组成,微观结构,显微硬度和磨损行为。结果表明:随着激光功率的增加,熔覆层稀释率先增加后降低,激光功率从1100 W增加到1500 W时,稀释率分别为65.86%、68.55%、76.04%、71.57%和68.23%;熔覆层主要由TiAl、TiO和ZrO₂组成;随着激光功率的增加,熔覆层显微硬度呈现先增加后减小的趋势;与其他3种熔覆层(激光功率为1300、1400和1500 W)相比,激光功率为1200 W的熔覆层平均摩擦因数相对较低,约为0.27,该熔覆层的磨损机理为磨粒磨损,其他3种熔覆层的磨损机理为磨粒磨损和粘着磨损。