矿用扁平链激光熔覆分层轨迹的研究

为了实现矿用扁平链的激光熔覆再制造修复,采用激光熔覆技术在扁平链表面制备铁基激光熔覆层,对熔覆层分层轨迹进行研究。首先通过3维扫描技术获取磨损链的3维点云数据,应用逆向工程和CATIA软件求取磨损部位的缺损模型,利用MATLAB软件进行分层算法仿真,根据求取的最佳熔覆方向与层厚进行熔覆试验。结果表面,熔覆层与基体结合良好,熔覆层硬度明显高于基体硬度,验证了分层算法的有效性,为同类型材料或链式结构的再制造修复提供参考依据。     

Q235D多层激光熔覆实验研究

在Q235D钢表面进行多层激光熔覆Fe基合金粉末,实验结果显示基体与熔覆层之间以及熔覆层与熔覆层之间的冶金结合性较好,没有出现裂纹,并且基本无气孔,熔覆层的显微组织、表面硬度和显微硬度均显著优于基体。实验发现,多层熔覆时在不连续加工情况下,随着制备熔覆层数目的增多,在加工新的熔覆层时,之前已经制备完成的各熔覆层的硬度均会有不同程度的降低,并且距离基体越近的熔覆层其硬度降低越多,第一熔覆层显微硬度最低,往上层方向显微硬度逐渐增加,最后一层硬度最高,并且制备的层数越多这种硬度降低程度也会越显著。     

Q235D激光熔覆实验研究

在Q235D钢表面激光熔覆Fe基合金粉末,通过对熔覆层外观形貌、表面硬度、金相组织和显微硬度的对比分析得出了双层熔覆时的最优工艺参数,当两层工艺参数相同且均为:激光功率600W、扫描速度2mm/s、搭接率24.2%、送粉电压10V时,所得熔覆层的表面较为平整均匀,通过金相组织分析发现,基体与熔覆层的冶金结合性较好,无裂纹,并且基本无气孔出现,熔覆层的显微硬度显著高于基体且从熔覆层→过渡区→基体呈梯度降低。在两熔覆层交界处,显微硬度从界面处往第一熔覆层方向先减小后增加直到最高值,从界面处往第二熔覆层方向显微硬度呈阶梯状上升逐渐增加到熔覆层硬度的最高值,尽管两熔覆层交界处显微硬度有所降低,但是仍然大大高于基体的显微硬度,对熔覆层性能基本无影响,在工业生产中有着较好的发展前景。     

齿面激光熔覆技术研究

研究齿轮齿面激光熔覆粉末合金的工艺、显微硬度分布、熔覆层及过渡层等的金相组织及性能。结果表明,采用合适的合金粉末及激光熔覆工艺能够获得与基体呈冶金结合、无裂纹的熔覆层,显微硬度明显高于基体,且在熔覆的同时轮齿反面得到了淬硬。经齿轮试验机对比试验,齿轮齿面经激光熔覆后承受接触应力性能明显高于调质齿轮,可与高频表面淬火、渗氮处理的齿轮相媲美。     

TC4钛合金多层激光熔覆工艺研究

为探究TC4(Ti-6Al-4V)钛合金多层激光熔覆实验的最佳的工艺参数组合,采用IPG光纤激光器和侧向送粉系统,在TC4板材表面进行激光多层熔覆实验,熔覆粉末选择Ni60A自熔性合金粉末。实验结果显示,熔覆层各层选择的扫描速度偏低时,随着层数的增加,熔覆层表面出现过烧现象;每层之间要不断调整激光功率和扫描速度,才能得到完好的多层堆积层,且熔覆层和基体形成了良好的冶金结合。随着层数的增加,已完成的熔覆层由于受到激光热量的回火处理,表面硬度会有一定程度的降低。越靠近基体的熔覆层硬度越小,最顶部的熔覆层硬度最高。     

合金基体上激光熔覆Ti+Al粉末的显微组织分析

在合金表面进行了Ti Al的激光熔覆试验研究,利用SEM分析手段对Ti Al熔覆层的显微组织进行了分析,阐述了熔覆层强化相的形成机制,显微组织分析表明,Ti-6Al-4V合金表面Ti Al激光熔覆层的显微组织沿层深方向可分为熔覆区、结合区和热影响区3个区域,在3个区域呈现出不同的组织形态,对基体和熔覆层进行的硬度测试表明,由基体向熔覆层的硬度变化呈上升趋势,在结合区和最外层区域有所下降.     

基于激光熔覆技术的单体液压支柱试验研究

单体液压支柱在井下常常受到腐蚀、磨损等影响,为了提高其性能,采用激光熔覆技术手段,在基体表面熔覆一层合金粉。运用实验方法分别对激光熔覆后的熔覆层性能进行分析,得出如下结论:熔覆层和基体间结晶效果良好,无孔隙和裂纹等缺陷;硬度高于基体本身硬度;凝固状态良好,具有良好的耐磨性和显著的抗腐蚀性。通过激光熔覆技术显著改善了矿井单体液压支柱性能,确保了工作面安全生产。     

AZ31镁合金表面Al-Ti-TiB_2激光熔覆层的组织和性能

采用不同功率(2.5,3.0kW)的高能激光将质量比为1.0∶3.0∶0.5的铝、钛和TiB_2混合粉熔覆在AZ31镁合金表面,研究了该熔覆层的显微组织、物相组成、硬度和耐腐蚀性能。结果表明:在激光熔覆过程中,铝与钛反应生成了Al_3Ti相,与镁在激光功率2.5kW下反应生成Al0.56Mg0.44相,在激光功率3.0kW下生成Al12Mg17相,TiB_2仍保持原来的晶体结构;与激光功率2.5kW下的相比,激光功率3.0kW下熔覆层中的Al_3Ti相更细小,且熔覆层与镁合金基体之间形成了共晶层,呈现出更好的冶金结合;激光功率对熔覆层的硬度影响较小,熔覆层硬度均随距表面距离的增大先增后降;激光熔覆可以有效提高镁合金基体的耐腐蚀性能,在激光功率3.0kW下熔覆层的耐腐蚀性能优于激光功率2.5kW下的。     

纯Cr粉末激光熔覆技术研究

利用激光在PCrNi3Mo钢上熔覆纯Cr粉末，采用多道搭接技术实现了大面积激光熔覆，利用预热技术有效地消除熔覆层的裂纹。试验结果表明，获得了激光熔覆的最佳工艺参数，激光熔覆层均匀连续，无宏观气孔和裂纹，激光熔覆层与基体发生了冶金结合。熔覆层组织紧密，细化了晶粒和组织结构，硬度和耐磨损性能较高。     

铝合金表面添加La_2O_3激光熔覆Ni基WC金属陶瓷涂层研究

添加适量La2O3,采用自配的熔覆材料在ZL108表面激光熔覆制备了Ni基WC金属陶瓷复合涂层,对熔覆层进行了显微组织和能谱分析、显微硬度测量以及室温下的干滑动摩擦磨损试验。结果表明,在铝合金表面激光熔覆处理时添加适量La2O3获得的Ni基WC金属陶瓷增强涂层无裂纹,组织细小,致密,WC颗粒增强相与基体之间结合良好。室温下熔覆层的磨损主要为显微切削和粘着磨损,干摩擦磨损性能优良。     

H13钢表面激光熔覆铁基合金粉末的工艺研究

为探究H13钢表面激光熔覆铁基合金粉末试验中工艺参数对熔覆层表面硬度和几何尺寸的影响规律并得出最佳工艺参数,试验对不同数值的激光功率、扫描速度和送粉电压所得单道熔覆层进行了表面硬度测量、显微组织观察和显微硬度测量等分析。结果表明,当扫描速度和送粉电压一定时,激光功率增加会使得熔池深度和熔覆层厚度增加,表面硬度则会先增加后降低;当扫描速度和激光功率一定时,送粉电压增加会使得熔池深度和熔覆层高度变化,表面硬度则先增加后降低。通过对峰值对应的熔覆层进行金相组织观察发现,熔覆层晶粒细小且排列紧密,并与基体形成了良好的冶金结合。熔覆层截面显微硬度分布表明,其熔覆层的平均显微硬度明显高于基体。     

激光熔覆修复45#钢模具的组织及性能研究

目的利用IPG光纤激光器YLR-3000激光加工系统,激光熔覆自熔性镍基碳化钨粉末修复45#钢模具磨破损区域。方法采用两种方法对磨破损区域进行修复,洛氏硬度机(HR-150DT)、显微硬度计(HVS-1000)和蔡司高级金相显微镜对熔覆熔覆层的表面硬度、金相组织和显微硬度分析对比。结果,在同一工艺参数(激光功率1200W、扫描速度2mm/s、送粉电压7V)下,磨破损区域选择环状进行修复较好,熔覆层宏观表面相对平整光滑,熔覆层的平均洛氏硬度约是基体平均硬度的2.5倍;熔覆层微观组织分析可知:熔覆层及界面处无裂纹、气孔等缺陷,熔覆层中上部分组织晶粒细小,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比较牢固,熔覆层显微硬度分布比较均匀并且与基体相比提高约3倍。结论利用激光熔覆技术修复模具磨破损区域具有应用价值。     

45钢表面激光熔覆Fe基粉末实验研究

利用Fe基合金粉末在45号钢表面进行激光熔覆实验,通过对不同工艺参数下的熔覆层宏观外貌、表面硬度、金相组织和显微硬度进行对比分析发现,当工艺参数为:激光功率800W、扫描速度2mm/s、送粉电压12V、搭接率28.5%时,得到的熔覆层表面比较均匀平整光滑,熔覆层组织主要为晶粒尺寸细小均匀的等轴晶,其组织性能较好,熔覆层及界面处无裂纹和气孔出现,基体与熔覆层之间出现了较为明显的白亮层说明两者冶金结合比较牢固,熔覆层显微硬度分布比较均匀并且与基体相比提高了一倍,其表面机械性能得到提升,在工业生产中有着较高的研究应用价值和广阔的发展前景。     

冷热搭接对激光熔覆涂层组织及性能的影响

通过热搭接和冷搭接两种方法,在45#钢表面激光熔覆自熔性镍基碳化钨粉末,原位自生硬质涂层,探究两种搭接方法对熔覆层组织和性能的影响。实验所采用的激光熔覆工艺参数为离焦量3mm,送粉电压7V,扫描度2mm/s,搭接率25.47%,激光功率1200W,冷搭接中每一道熔覆完成后停留20min再进行下一道加工,热搭接则一次性完成多道激光熔覆,每道间无加工停留时间;使用洛氏硬度机(HR-150DT)测量熔覆层表面硬度,通过金相显微镜对熔覆层金相组织进行观察分析,并利用显微硬度计(HVS-1000)分析熔覆层截面硬度。热搭接熔覆层洛氏硬度沿多道熔覆方向逐渐降低,而冷搭接熔覆层的平均洛氏硬度几乎保持不变,约为基体材料(HRC:22)的2.5倍;热搭接熔覆层与基体交界处存在气孔等缺陷,晶粒尺寸逐渐增大,而冷搭接熔覆层与基体冶金结合比较牢固,沿交界处垂直方向晶粒由枝状晶到等轴晶,组织性能良好;冷搭接熔覆区显微硬度分布较均匀,与基体相比提高约3倍。多道激光熔覆采用冷搭接方法,所得到的熔覆层组织和性能较好。     

激光熔覆对轮轨材料摩擦磨损性能的影响

利用CO 2激光器分别在车轮和钢轨材料表面熔覆一层钴基合金粉,分析熔覆层的微观组织结构和显微硬度,利用MMS 2A摩擦磨损试验机研究轮轨材料激光熔覆钴基合金粉前后的摩擦磨损性能.结果表明:激光熔覆可获得厚度1 mm左右无气孔、裂纹且与基体冶金结合的优质激光熔覆层,熔覆层组织主要由γ Co、Cr 23 C6等相构成,熔覆区主要有平面晶区、胞状晶区、树枝晶区;车轮和钢轨熔覆层的显微硬度分别比基体提高了43%和45%,激光熔覆后的轮轨摩擦磨损性能明显优于轮轨基体,耐磨性能比轮轨基体提高约4倍,激光熔覆后轮轨的磨损机制主要表现为磨粒磨损.     

铸铁CrMo表面激光熔覆Ni基高温合金粉末的磨损特性

采用激光熔覆技术在铸铁CrMo表面制备了Ni基高温合金熔覆层,采用SEM和晶相仪分析了激光熔覆层的晶相组织。采用回归正交试验方法,研究了基体和熔覆层在不同载荷和速度下的磨损特性。结果表明,熔覆层与基体形成良好的冶金结合,熔覆层组织致密,主要由树枝晶和共晶构成,熔覆层和基体材料的磨损机制为磨粒磨损;铸铁CrMo表面激光熔覆Ni基高温合金粉末可以提高表面的耐磨性能。     

激光熔覆粉料和工艺参数对45钢基体与熔覆层结合强度的影响研究

通过选择合金粉料种类、激光输出功率、光斑扫描速度为影响因素,用正交试验方法在45钢基体上进行熔覆研究;使用剪切法测试熔覆层与基体的结合强度,分析评价各试验因素对结合强度的影响程度;测试了熔覆层的显微硬度,并使用高解析场发射扫描式电子显微镜进行熔覆层SEM成像和EDS成分分析。试验结果表明,激光熔覆层与基体的结合强度大于45钢基体的抗剪应力强度;镍基的熔覆层的抗剪强度为母材的2~3倍,铁基的抗剪应力强度为母材的5倍以上;粉料种类对结合强度的影响最大,光斑扫描速度次之,激光输出功率影响最小;靠熔覆层外部的硬度比结合部和中部的硬度均高,存在热影响区,硬度高于母材;熔覆层与基体之间形成了良好的冶金结合,组织均匀,无微裂纹等缺陷。激光熔覆层的结合强度能满足再制造的要求。     

激光功率对熔覆Ni基涂层性能的影响

为提高45号钢表面硬度和耐磨性,可以在45号钢的表面采用激光熔覆技术熔覆合金涂层提高其表面性能。镍基合金熔覆层硬度高、耐磨、抗腐蚀、抗弯曲、可以在极端环境下具有稳定的性能,但在激光熔覆层中易产生裂纹。为改善45钢表面性能,在相同的扫描速率下采用不同功率在其表面激光熔覆制备了Ni基(Ni60)复合涂层,对不同激光功率熔覆层的性能检测使用金相显微镜、显微硬度仪、扫描电镜。结果表明:随着激光功率的增加,表面粗糙度变大,熔覆层的宽度、高度、基材的熔化深度都有一定程度的增大,裂纹出现趋势减小。在45号钢上熔覆Ni60合金粉末可以提高基材表面显微硬度,熔覆层显微硬度高出基材显微硬度约700HV,激光熔覆技术在一定范围内可以实现对基材的表面硬化。     

FV520B激光熔覆FeCr合金的性能分析

FV520B是离心式压缩机叶轮的常用材料,叶轮服役过程中经常出现磨损、腐蚀等损伤形式。为了实现对损伤叶轮的再制造,在FV520B板材上激光熔覆Fe Cr合金粉末,并对激光熔覆层和FV520B基体进行了显微硬度实验测试、微观组织观察、耐腐蚀试验和抗摩擦磨损实验来分析激光熔覆前后材料的性能变化。实验结果表明:激光熔覆层的显微组织比FV520B基体更加均匀、致密,因此显微硬度更高。激光熔覆层和FV520B基体的显微硬度分别为620.37HV和366.6HV,激光熔覆层比FV520B基体硬度平均高1.7倍;通过极化曲线分析测得了激光熔覆层和FV520B基体的Tafel曲线,并用Tafel曲线外推法测试了熔覆层和基体的腐蚀速度;激光熔覆层的硬度比基体要高,在摩擦磨损试验中达到稳定磨合期的时间比FV520B基体要长且稳定摩擦因数比基体要高,熔覆层和基体的稳定摩擦系数分别为0.78和0.65。     

制动盘过度磨损表面激光再制造钴基合金熔覆层的摩擦磨损性能

以Co06钴基合金粉末为熔覆材料,利用激光再制造技术在高铁列车30CrSiMoVA钢制动盘过度磨损表面制备熔覆层,研究了熔覆层的显微组织、硬度和摩擦磨损性能,并探讨了其磨损机制。结果表明：在制动盘过度磨损表面制备的熔覆层与基体结合良好,钴元素在熔覆层与基体界面处发生了扩散;熔覆层的平均显微硬度为548 HV,为基体硬度的2.3倍;激光再制造后制动盘的平均摩擦因数为0.485,小于原始制动盘,二者的磨损机制均为疲劳磨损和磨粒磨损,但激光再制造后制动盘的磨损程度较轻微;激光再制造后制动盘的磨损体积为7.709 mm³,小于原始制动盘(10.011 mm³),耐磨性能得到提高。