Ti/Nb/Cu作缓冲层的TiC金属陶瓷/304不锈钢扩散连接

采用Ti/Nb/Cu复合中间层在连接温度为925℃、保温时间20min、焊接压力8MPa的条件下对TiC金属陶瓷和304不锈钢进行真空扩散连接。通过光学金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)及X射线衍射(XRD)分析观察接头微观组织、断口形貌、反应界面元素分布、断面的物相组成。结果表明:在TiC金属陶瓷和304不锈钢之间形成一个明显的转变过渡区,界面反应产物主要为[Ti,Nb]固溶体+Ti+NbTi4,Nb和剩余Cu+[Cu,Fe]固溶体+Cr。接头抗剪强度达到84.6MPa,断裂发生在TiC和Ti之间的位于TiC上的扩散反应层上。Nb对接头残余应力的改善起到关键作用,界面强度高于因残余应力作用而弱化了的陶瓷基体强度。     

激光工艺参数对7050铝合金Al/Ti熔覆温度场影响规律的模拟

针对7050铝合金表面激光熔覆Al/Ti复合粉体,建立了三维瞬态温度场有限元仿真模型。通过单因素仿真试验,获得了激光工艺参数(激光功率、激光扫描速度和光斑直径)对温度场的影响规律,并初步确定了各激光工艺参数的合理范围:激光功率1300~1600W,激光扫描速度90~300mm/min,光斑直径1.5~2.6mm。通过两组正交试验仿真,以基材区域熔池面积为评价指标,利用极差分析,得到各激光工艺参数在不同变化条件下,对基材区域熔池面积影响程度的大小顺序,讨论了采用激光比能表征激光工艺参数对熔覆层质量影响的局限性。通过工艺实验表明,仿真模型与实验结果较为吻合,验证了仿真模型的可靠性与准确性。     

激光熔覆TiC/Al_3Ti复合材料涂层的高温氧化行为研究

采用激光熔覆技术在铝合金表面制备了TiC颗粒增强Al3Ti金属间化合物复合材料涂层,研究了涂层在600℃和900℃时的高温氧化性能。结果表明,涂层由树枝晶Al3Ti,枝晶间组织α-Al和均匀分布的TiC颗粒组成。循环氧化70h后,涂层在600℃时没有明显的氧化增重,氧化产物是一层薄的Al2O3。900℃时涂层的氧化增重明显,且随着涂层中TiC含量的增加抗氧化性能降低,氧化产物是一层连续而致密的富Al2O3和MgO的混合物。氧化层在氧化过程中没有出现开裂和脱落现象,表现出较强的抗循环氧化性能。     

Ti811表面激光熔覆原位合成TiC-TiB2复合Ti基涂层的微观组织分析

在Ti811钛合金表面利用同步送粉激光熔覆技术,制备了TC4+Ni45多道搭接激光熔覆层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)等分析了涂层组织和相组成,利用显微硬度计测试了涂层的显微硬度。结果表明,涂层微观组织中均匀分布的析出相主要包括基底α-Ti、金属间化合物Ti_2Ni、增强相TiB_2和增强相TiC。其中,TiC在TiB_2表面异质形核,形成了TiC+TiB_2的复合相结构;同时,纳米TiC颗粒在涂层基体中弥散分布。由于涂层中TiC与TiB_2的共同作用,涂层的显微硬度与基底相比有了显著提高,最高硬度为770HV0.5左右,约为基底硬度的2倍。     

Ti811表面单道与多道TC4激光熔覆层微观组织对比

按照CFM发动机维修手册的修复建议,在Ti811钛合金表面,利用同步送粉激光熔覆技术,制备了单道与多道搭接TC4激光熔覆层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)等分析了涂层组织和相组成,利用显微硬度计测试了涂层的显微硬度。结果表明,单道涂层微观组织呈现魏氏体结构,由α-Ti组成的晶界中分布大量的针状马氏体α′和残留β′-Ti,涂层中弥散分布着10—150nm的纳米Ti_3Al;多道搭接涂层由基底α-Ti和均匀分布的Ti_3Al组成;单道涂层和多道搭接涂层的显微硬度相比基底都有所提高,单道涂层显微硬度最高为485HV_(0.5),多道搭接涂层显微硬度最高为510HV_(0.5)。     

不同Nb含量对(Nb,Ti)C颗粒强化Fe基复合堆焊层微观组织及耐磨性影响研究

目的 颗粒强化金属基复合涂层由于具有优异的力学性能及良好的耐磨性,受到了研究人员的广泛关注,然而,较少有文献报道复合强化相含量与复合涂层力学性能的关系,特别是在电弧堆焊制备的复合涂层中。因此,有必要探明强化颗粒含量对Fe基复合堆焊涂层微观组织及耐磨性的影响规律,为设计新型Fe基复合堆焊材料提供试验依据。方法 通过向药芯焊丝中添加不同含量的Nb,以原位合成(Nb,Ti)C强化相,并据此调控电弧堆焊层中原位生成的(Nb,Ti)C数量密度,进而影响堆焊层的微观组织、硬度及耐磨性。结果 随着Nb的添加,熔覆过程中Nb与基体中的C、Ti反应,原位生成了立方结构的(Nb,Ti)C相,且(Nb,Ti)C相含量随着Nb含量的增加而逐渐增大。与未添加Nb时相比,含质量分数为6% Nb的堆焊层中(Nb,Ti)C复合颗粒的数量密度增加到0.53个/μm²,硬度也由673.08HV0.5增大到734.88HV0.5。摩擦磨损试验结果表明,随着Nb的增加,磨损量呈现出逐渐降低的趋势,其中,Nb含量为6wt.%的堆焊层样品表现出了最浅、最平滑的磨痕,其磨损率仅为1.12×10^?8 mm³/(N.m),磨损机制为轻微的黏着磨损。结论 提高Nb的添加量可以增大(Nb,Ti)C强化相的数量密度,有效提升堆焊层的硬度及耐磨性,并在添加质量分数为6%的Nb时表现出最高的耐磨性能。     

钛合金表面激光熔覆Ni基梯度涂层的研究

为了改善Ti6Al4V钛合金表面耐磨性能和抗高温氧化性能,采用CO2激光在Ti6Al4V钛合金表面进行激光熔覆Ni基梯度涂层试验.利用扫描电镜和显微硬度计等手段分析了熔覆层组织,测试了基体和熔覆层的显微硬度.结果表明,采用适当的工艺参数,可以在钛合金表面获得连续、均匀、无裂纹和气孔的熔覆层.熔覆层组织由树枝晶和晶间共晶组织构成,并与基体形成牢固的冶金结合.由基体到表面,显微硬度过渡平稳,呈明显梯度渐变特征.     

内燃机用Ti600高温合金表面激光熔覆Ti/TiB2涂层组织和性能分析

选择激光熔覆技术在Ti600表面制得Ti/TiB₂复合涂层,分析不同激光比能条件下得到的涂层组织结构及其性能测试结果。研究表明:激光熔覆涂层和与基体达到了良好结合。TiB₂发生熔融后生成了胞状TiB₂,进一步固溶变为须状结构。涂层中部弥散态TiC与TiN晶核获得充分生长并跟TiB₂颗粒一起生成发达枝晶结构。在涂层下部生成了颗粒状TiB₂以及许多片层结构的双相组织。激光比能15 kJ/cm²时,涂层达到了最高的显微硬度990HV,达到了基体硬度的近2.5倍。磨损量随着激光比能的增加表现出单调减小的变化,平均摩擦系数整体上随着激光比能的增加也表现出单调减小的变化。基体在磨损过程中形成了许多犁沟结构。在涂层的磨损表面形成了浅短磨痕与部分碎屑颗粒。     

Cu-Sn/Fe合金粉末激光熔覆层的组织与硬度分析

为改善Cu基合金涂层与16Mn钢基体的匹配性,提高涂层强度和硬度,采用同步送粉技术,通过工艺优选,在16Mn钢表面激光熔覆了Cu-Sn/Fe基混合合金粉末,并研究了制备的熔覆层组织、颗粒物的相结构、尺寸和弥散分布行为.结果表明,激光熔覆层为树枝晶组织和网状组织及其上分布的σ-FeCr球形颗粒相.颗粒相σ-FeCr对提高熔覆层硬度起到一定的作用.熔覆层、热影响区和基体中,熔覆层硬度最高,进入基体后,硬度值突降,故熔覆层起到表面强化的作用.     

Ti/Nb作中间层脉冲加压扩散连接TiC金属陶瓷与不锈钢

用Ti/Nb作中间层,在温度890℃、时间4~12min、脉冲压力2~10MPa、频率f=0.5Hz、恒压10MPa下,对TiC金属陶瓷和304不锈钢(304SS)进行脉冲加压与恒压扩散焊,获得了牢固的固相扩散焊接头。通过扫描电镜SEM、能谱EDS、X射线衍射XRD与剪切性能测试,对接头的显微组织、界面产物与强度进行分析。结果显示:两种接头的界面物相相似,主要有σ相,(β-Ti,Nb)与α+β-Ti固溶体。连接时间10min时,恒压下的TiC/304SS接头抗剪强度为55.6MPa,而脉冲加压下的接头抗剪强度达110MPa。恒压下接头断裂方式为TiC陶瓷断裂,而脉冲压力下接头断裂方式为TiC陶瓷与界面产物间交替进行的混合断裂。     

钒铁含量对(Ti,V)C增强铁基激光熔覆层的影响

利用激光熔覆钛铁、钒铁和石墨的混合物,在铁基上获得了原位自生增强相MC型碳化物颗粒。采用X射线衍射仪、电子探针技术和透射电镜对该碳化物进行分析,结果表明,该化合物为(Ti,V)C复合增强相。钒铁的添加量影响熔覆层内增强相(Ti,V)C的形态和数量,最终会引起熔覆层硬度和耐磨性的变化。钒铁数量的增加与熔覆层的性能变化呈非线性关系。含有增强相(Ti,V)C的熔覆层的耐磨性能相比基体得到了显著提高。     

基于激光熔覆SiC/Ni复合涂层的耐磨性EI北大核心CSCD

采用预置粉末法,在Q235钢表面进行激光熔覆镍基SiC陶瓷涂层的实验研究。使用往复式磨损试验机对不同涂层材料的熔覆层进行干摩擦磨损实验,利用金相显微镜(OM),扫描电镜(SEM)观察和分析熔覆层的显微组织与磨损形貌。结果表明:在重载干滑动摩擦条件下,Ni基SiC复合涂层耐磨性得到显著提高;当复合粉末SiC含量为25%(质量分数)时,熔覆层耐磨性最佳;熔覆层的磨损机制以磨粒磨损为主,同时伴有黏着磨损特征,且随着SiC含量的增加,黏着磨损的特征愈加明显。     

脉冲激光液相烧蚀贵金属Au/Ag产物的表征及反应机理研究

采用多波长(1064nm、532nm、248nm)脉冲激光在去离子水中对责金属Au、Ag片表面进行激光烧蚀(PLA).利用TEM、AFM、SEM对烧蚀金属片表层及产物(微/纳米尺度的金属颗粒)进行观察分析,认为在液相水环境中,整个烧蚀过程主要可分为激光诱导相沸腾爆炸和等离子体羽辉混合体膨胀2个过程.在这2个过程中分别产生得到具有微米尺度的球状金属颗粒和纳米尺度的金属颗粒.同时,具有纳米尺度金属Au/Ag颗粒经过强激光光子"二次"修饰改性过程,形成具有形状统一、分散性和稳定性较好的金属纳米胶体体系,这些胶体中金属纳米颗粒作为探针,在表面增强拉曼散射(SERS)光谱学方面有很好的应用价值.     

钛表面激光熔覆原位制备Ti5Si3涂层结构及摩擦学性能

利用激光熔覆技术在钛表面预置硅粉原位制备了Ti5Si3涂层.用XRD、SEM和TEM分析了涂层的组成和组织结构.在UMT摩擦磨损试验机上对Ti5Si3涂层在不同载荷和不同滑动速度下的摩擦磨损性能进行了测试.实验结果表明:涂层的物相主要是Ti5Si3相和基材Ti相,涂层的显微结构为球状和块状晶,Ti5Si3涂层具有较高的显微硬度,涂层截面的平均显微硬度约为840 HV0.2,是钛基材的4.4倍;Ti5Si3涂层可显著提高钛基材的耐磨性能;Ti5Si3涂层的磨损机理为磨粒磨损和粘着磨损.     

激光熔敷钴合金涂层的抗空蚀和冲刷磨损性能

采用激光熔敷方法在20SiMn低合金钢表面制成了Co合金涂层，以两种目前水轮机转用材20SiMn低合金钢和0Cr13Ni5Mo不锈钢作为对比材料，对涂层进行了空蚀，液固两相流冲刷磨损及空蚀和冲刷磨损联合作用实验，采用失重法并结合能谱分析，X射线衍射分析及显微硬度测量等手段研究了涂层的显微结构和在不同形式损伤下涂层的性能并分析了原因。结果表明：在20SiMn低合金钢表面激光熔敷形成的Co合金涂层有良好的抗空蚀性能，这与涂层在空蚀过程中发生的应力诱发马氏体相变密切相关。良好的抗空蚀性能有利于提高涂层抗空蚀和冲刷磨损联合破坏，从而使涂层表现出与0Cr13Ni5Mo不锈钢接近的抗联合损伤性能。     

钛合金表面氩弧熔覆原位合成TiB_2-TiN显微组织与形成机理

以BN和Ni60A合金粉末作为预置涂层,采用氩弧热源在Ti6Al4V合金表面原位合成陶瓷颗粒复合涂层。经过热力学计算和扫描电子显微镜线扫描分析,利用X射线衍射仪进行涂层物相分析,确定陶瓷颗粒为TiB2和TiN。利用扫描电子显微镜观察微观组织形貌,并探讨TiB2-TiN颗粒的形成机理。实验结果表明,采用适宜的熔覆材料合金粉末成分和熔覆工艺参数,可以获得TiB2-TiN颗粒复合涂层,TiB2形态呈棒状和细条状,TiN形态呈颗粒状。颗粒尺寸细小,分布均匀,且与基体冶金结合。复合涂层的显微组织沿层深方向分为熔覆区、结合区和热影响区。     

激光熔覆Fe60Nb20Ti20非晶合金粉末及组织性能研究

采用激光熔覆工艺在45钢表面对Fe60Nb20Ti20非晶合金粉末进行不同工艺参数熔覆试验,获得无裂纹且呈冶金结合的涂层。利用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计、摩擦磨损试验机对涂层的微观形貌、组成相、显微硬度和摩擦磨损性能进行分析。结果表明,涂层组织为细小的α-Fe过饱和固溶体等轴晶和少量的非晶相。涂层平均硬度为857HV,为基体材料的4倍,耐磨性也明显优于基体材料。     

Ti6Al4V表面激光熔覆纯Cr粉热力学分析

为研究在激光作用下元素之间的扩散及作用机理,采用激光熔覆方法在Ti6Al4V表面熔覆纯Cr粉,利用热力学相图分析软件Thermo-Calc对Cr-Ti-Al-V四元体系进行平衡相图计算分析,利用DICTRA软件模拟合金体系的元素在Ti6Al4V基体中扩散分布情况。X射线衍射图谱表明熔覆层主要由α-Ti、Laves相Cr2Ti及亚稳态Cr1.97Ti1.07组成;扫描电镜实验结果显示熔覆层主要由片状、树枝状及细小针状组织组成。熔覆层元素体系中主要为Cr、Ti元素在不断相互扩散,Al元素扩散缓慢,V含量基本没有变化,整个体系中主要参与反应的是Cr与Ti元素。     

Fabrication of TC4/TiCp New Hip Prosthesis by Laser Cladding

Artificial hip prostheses are commonly utilized in total hip replacement surgeries. However, current single materials like metal, polyethylene, and ceramic do not satisfy the comprehensive performance requirements of prostheses, such as biocompatibility, wear resistance, and toughness. To address these limitations, a new metal–ceramic hip prosthesis which can be prepared by laser cladding technique is proposed. By combining the advantages of metal and ceramic, this prosthesis aims to overcome existing product limitations. A TiCp bioceramic coating is prepared on the TC4 surface, and its microstructure, mechanical properties, and biological characteristics are systematically analyzed. The results show that the TiCp phase is uniformly distributed in the coating. Additionally, dendritic TiCp at the bonding interface results in metallurgical bond between the coating and substrate. The α-Ti phase in the matrix of the TiCp coating helps to enhance its fracture toughness and fatigue strength, while the solid solution of trace C elements in the matrix provides solid solution strengthening. Mechanical tests reveal that the microhardness of the TiCp coating is 2.5 times greater than that of the substrate, and the wear mass is reduced by 89.4%. Finally, the TiCp bioceramic coating is verified to be biocompatible, demonstrating excellent potential for use in hip prostheses.     

高速轮轨钢超声振动辅助激光熔覆涂层的滚动摩擦磨损性能

目前有关高速轮轨钢超声振动辅助下的激光熔覆研究鲜有报道。在高速轮轨钢表面施加超声振动辅助激光熔覆制备了铁钴基复合涂层来改善其耐磨性能,借助扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能量色散谱仪(EDS)等手段分析熔覆层的微观结构、物相成分和元素分布,采用GPM-30轮轨滚动接触疲劳试验机对比研究轮轨钢超声振动辅助作用下激光熔覆前后涂层的滚动摩擦磨损性能。结果表明:熔覆层主要由Fe-Cr的马氏体组织、Co-Cr的γ相固溶体、Fe-Ni固溶体以及弥散析出的含MxCy(M=Cr、W)的碳化物、硼化物、硅化物等硬质相组成;超声激光熔覆强化处理后,轮轨表面的平均显微硬度分别为539 HV3 N和582 HV3 N,磨损速率分别降低59.1%,37.3%,轮轨试环熔覆层的抗磨损性能大幅提高,磨损机制由剥落磨损和严重的疲劳磨损转变为轻微的磨粒磨损和疲劳磨损。