铜合金表面激光原位制备陶瓷颗粒增强钴基合金梯度涂层

用Co基新合金粉为梯度涂层原材料,在结晶器用Cu-Cr合金表面利用激光诱导原位制备陶瓷相增强Co基合金梯度涂层.对实验制备样品涂层的组织结构与性能进行了研究.结果表明,激光制备Co基梯度涂层的工艺参数为:激光平均功率50 w,频率15 Hz,脉宽3 ms,扫描速度4.0 mm/s,搭接率20%～25%.实验制备出了3层具有不同成分和结构的梯度涂层,梯度涂层的主要组织是α-CoCr2(Ni,0)4合金相,而Fe-Ni,Cu-Ni以崮溶相的形式存在其中,梯度涂层的各个分层中原位生成的碳化物陶瓷颗粒的数量、密度都呈现由内层到外层逐渐增大的趋势.梯度涂层的平均显微硬度由铜合金基体的94 HV呈梯度递增加到了最外层的432 HV,摩擦实验表明梯度涂层的最少磨耗量为0.008 g,表明激光原位制备的梯度涂层具有良好的耐磨性能.     

铜合金表面激光原位制备钴基合金涂层的结构与机制

以钻为主体的涂层原材料粉末中添加Ni.Cr,Fe,C,Si,W,MgO,Y2O3和纳米Al粉等形成新型合金粉末体系,在结晶器用Cu-Cr合金表面利用脉冲激光原位制备颗粒增强Co基合金涂层.应用金相显微镜、扫描和透射电镜等分析技术,对实验制备样品涂层的组织结构进行研究.结果表明,在优化了粉末成分及激光扫描工艺参数(50 W,15 Hz,3 ms,4.0 mm.s)条件下,制备出了与Cu合金基体界面冶金结合的钴摹合金涂层;在涂层内部以Co-Cr-W-C为主体元素形成了细晶、高硬度的合金组织,涂层中原位生成了细小的陶瓷颗粒相,起到了复合强化作用,而w,cr等强碳化物在基体中析出,起到了弥散强化的作用.涂层中过渡层富Co区的出现导致了富Cu区的产生.     

γ-TiAl合金Ni-Cr-C-CaF2复合材料激光熔覆

以Ni-Cr-C-CaF2复合合金粉末为原料,采用激光熔覆技术,在γ-TiAl合金基体表面制备出高温自润滑耐磨复合材料涂层.采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)等手段对所制备复合材料涂层的显微组织进行了分析.结果表明,该复合材料涂层由初生的短棒状或树枝状TiC和次生的块状Al4C3碳化物增强相以及细小、弥散、球状分布的CaF2固体润滑颗粒均匀分布在塑韧性良好的NiCrAlTi(γ)固溶体基体中,其平均显微硬度约为HV 650,是基体TiAl合金的2倍.     

激光熔覆原位生成NbC/Ni45合金涂层组织与性能的研究

利用CO2激光器在45#钢基体上成功制备了原位生成NbC颗粒增强的镍基合金涂层,涂层与基体呈现良好的冶金结合,无裂纹气孔等缺陷。涂层组织主要有γ-Ni树枝晶,枝晶间大量的共晶组织,M2(3CB)6型碳化物和弥散分布的原位生成的NbC颗粒组成。带核的NbC颗粒是以为完全溶解的Nb为核心在其上长大的。由于原位生成NbC颗粒在复合涂层中的均匀分布,使涂层的平均显微硬度高达HV0.2 750,比纯Ni45合金涂层提高了约36%。     

激光熔覆Co基高温合金涂层的显微组织与耐磨性能研究

采用激光熔覆技术在304L不锈钢基体表面制备了Co基高温合金涂层,利用金相显微镜、扫描电镜、能谱分析和X射线衍射分析了涂层的显微组织、物相组成以及磨损表面形貌,测试了涂层的室温滑动摩擦磨损性能.结果表明:激光熔覆Co基合金涂层从底部到表层依次为“胞状晶-粗大枝晶-细小树枝晶”组织,主要由γ-Co固溶体、Fe2Mo相及Co7Mo6相组成,涂层平均硬度约为630 HV,是304L不锈钢基体的3倍,室温摩擦磨损性能是304L不锈钢基体的1～1.5倍.由于难溶元素Mo的固溶强化及Fe2Mo及Co7Mo6硬质相的弥散强化使涂层具有较好的耐磨性能.     

原位生成TaC颗粒增强镍基激光熔覆层

利用激光熔覆技术,在A3钢表面制备出了原位生成TaC颗粒强化的镍基复合涂层。使用金相显微镜、扫描电镜(SEM)、电子能谱(EDS)和X射线衍射(XRD)仪对熔覆层进行了显微组织和物相分析,并测试了熔覆层显微硬度及摩擦性能。结果表明,在适当的工艺条件下,激光熔覆制备原位生成TaC颗粒增强镍基复合涂层成形良好、表面光滑,涂层与基体呈现良好的冶金结合。熔覆层组织由原位生成的TaC颗粒相 Cr3C2与γ(Cr-Ni-Fe-C)的枝状共晶相 γ(Cr-Ni-Fe-C)基体组成。由于TaC颗粒强化相的形成及其均匀弥散分布,既提高了涂层中的强化相比例,又细化了组织,使得TaC/Ni60激光熔覆层具有高的硬度(平均硬度HV0.31100),与纯Ni60熔覆层相比,耐磨性提高4倍。     

灰铸铁表面激光合金化制备高镍复合涂层的研究

在合金灰铸铁表面预置高镍粉末,采用激光合金化技术进行了制备原位合成颗粒增强复合涂层的研究.在添加强碳化物形成元素和RE2O3条件下获得了成形好、无缺陷、与基体形成冶金结合且硬度较低的合金化层.合金化层微观组织呈亚共晶介稳态,由奥氏体、莱氏体及弥散分布的大量复合碳化物颗粒相组成.颗粒相富含Ti、Zr、Mo、W元素,颗粒尺寸3～5μm,颗粒分布密度达6.65×103mm-2数量级,合金化层显微硬度平均值约为HV0.2450.     

合金铸铁气门座圈激光熔覆镍基复合涂层的研究

针对车用内燃机排气门座圈高温、高交变应力和高腐蚀性工况,采用添加了强碳化物形成元素的镍基自熔合金粉末,通过激光熔覆,在CrCuB合金灰铸铁基体上制备了原位合成的颗粒增强镍基复合涂层.涂层厚度约0.6mm,平均硬度655HV0.2,与基体成冶金结合.平均尺寸约1um的硬质颗粒在涂层中均匀分布,这种从液态合成析出的硬质颗粒与具有低硬度高塑性的高镍基体强韧结合,能有效提高涂层的使用性能.研究表明,铸铁表面镍基合金激光熔覆层产生气孔的强烈倾向与石墨相的存在和镍基合金的凝同特征密切相关,合理的工艺措施可以消除气孔缺陷.     

激光熔覆TiB2增强Co基合金涂层的组织与性能

为了研究TiB2陶瓷颗粒对激光熔覆Co基合金层的组织及滑动磨损性能的影响,采用5kW CO2连续式激光器在低碳钢表面激光熔覆Co基合金层和TiB2/Co金属陶瓷复合涂层。结果表明,TiB2/Co金属陶瓷复合涂层主要由γ-Co,Cr23C6,TiB2,TiC,Co3Ti等物相组成;Co基合金涂层的典型显微组织主要由发达的树枝晶+枝晶亚共晶组织组成,TiB2/Co复合涂层的显微组织主要由“梅花状”枝晶+细小共晶组织组成;TiB2/Co金属陶瓷复合涂层的显微硬度及室温滑动磨损性能明显优于Co基合金涂层。这些结果对激光熔覆金属陶瓷复合涂层相关领域的研究是有帮助的。     

原位生成NbC颗粒增强镍基激光熔覆层

激光熔覆技术是金属材料表面强化和改性的有效方法之一。利用该技术,在A3钢表面激光熔覆预置涂层,成功制备出了原位生成NbC颗粒增强的镍基复合涂层,并进行了硬度、摩擦性能测试,X射线衍射(XRD)和显微组织分析。扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和X射线衍射分析结果表明,原位生成NbC颗粒增强的镍基复合涂层与基材呈现良好的冶金结合,熔覆层的组织为先共晶析出的树枝晶(Cr,Fe碳化物相)和原位生成的NbC颗粒相均匀分布在γ(Ni Fe)基体中。硬度测试和摩擦磨损实验表明,激光熔覆原位生成NbC颗粒增强镍基复合涂层平均硬度高达HV0.31200,耐磨性是纯Ni60激光熔覆层的2.5倍。分析认为,其硬度和耐磨性提高的原因在于涂层中形成了大量的、原位生长的NbC颗粒增强相,且均匀分布于基体中。     

激光复合溶胶凝胶法制备TiC强化涂层的工艺研究

采用Nd…YAG激光对预置有溶胶凝胶法制备的TiO2/C混合粉末的45#钢表面进行激光强化实验,制备TiC增强强化涂层。研究了激光工艺参数以及TiO2/C的成分配比对强化层生成物相的影响,探寻生成TiC的最佳工艺组合和粉末材料的成分配比。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)测试方法对激光强化样品进行物相、显微组织以及元素分析。结果表明,能生成TiC的最佳工艺组合为激光电流250A,脉冲频率18Hz,脉冲宽度2.5ms,扫描速度为50mm/min,TiO2与C的物质的量比为1…5。在上述工艺条件下,可在45#钢表面原位合成TiC增强相,并获得TiC颗粒均匀分布的强化涂层。     

钛合金表面激光熔覆TiC/Ti-Ti2Co涂层耐磨性

为了提高钛合金的耐磨性能,以Co基合金粉末、钛粉和活性碳为原料,利用激光熔覆技术在TC4钛合金基材表面制得以原位自生TiC为增强相的耐磨涂层,用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪和能谱仪等分析了涂层的显微组织、相组成及成分,在室温干滑动磨损条件下测试了涂层的室温耐磨性能.结果表明,原位生成的TiC增强相主要以发达...     

激光原位熔覆制备TiC/TiB硬质陶瓷复合涂层

采用5 kW横流CO2激光器,在TC4钛合金表面熔覆TiC与TiB2混合粉末,制备出了组织细密、无裂纹与气孔的TiC/TiB复合陶瓷涂层.采用扫描电镜(SEM)、能量散射X谱仪(EDX)、X射线衍射仪(XRD)以及HXD-1000B显微硬度计,分析了熔覆层的显微组织形貌、成分与物相结构,测试了激光熔覆层的显微硬度.结果表明,激光熔覆原位制备的TiC/TiB复合涂层与基体呈冶金结合,熔覆层组织呈现出由表层十字形花瓣状TiC组织到结合区致密小颗粒TiC组织分布变化的特点.同时,熔层中有大量的纤维状TiB组织填充在十字形花瓣状组织与颗粒状组织之间,且纤维组织从熔覆层表层到结合区逐渐增加.熔覆层的显微硬度值最高可达1240 HV0.2,为基体的3.5倍.     

激光重熔对TC4钛合金表面激光原位熔覆层微观组织与性能的影响

为了进一步提高激光原位熔覆层的质量,利用激光重熔方法对TC4钛合金表面激光原位熔覆层进行了处理。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和显微硬度计分别对比研究了熔层的显微组织、相分布和显微硬度。结果表明,适当工艺参数的激光重熔处理可以消除位于原位熔覆层底部的大气孔,可以使熔层中的陶瓷相分布更均匀,从而提高熔层的组织致密性;激光重熔处理后熔层硬度值的梯度变化减弱,熔层的平均显微硬度与质量的稳定性均得到提高。     

温度场监控下高功率半导体激光熔敷钴基合金涂层

采用3.5 kW半导体激光器在42CrMo4表面熔覆了钴基合金(Stellite 6)涂层,利用光学显微镜和显微硬度仪表征了涂层的微观组织和硬度分布,研究了监控熔覆过程中的熔池温度场对涂层的微观结构和显微硬度的影响.结果表明:基于熔池温度场拍摄并调整激光器输出功率的熔池大小闭环监控的工艺可实现对钴基合金涂层的稀释率以及结构与性能的调控:当送粉量为22.6 g/min、熔覆速率为1 m/min时,基于熔池温度场监控的工艺调整实现了近零稀释率的钴基合金涂层的熔覆,所需激光功率仅为1.5 kW;涂层与基体形成良好的冶金结合,组织致密,主要由平面晶、胞状晶、树枝晶和等轴晶构成,晶粒细小,显微硬度达到HV600.     

Ti-6A1-4V表面激光熔覆钛基复合涂层的微观组织及形成机制

Titanium matrix composite coatings were fabricated on Ti-6A1-4V substrate by laser cladding using powder mixtures of Ti Cr3C2 and Ti TiB2, respectively. The chemical compositions and mi-crostructures of the coatings were analyzed using scanning electron microscope (SEM), energy dispersive spectrometer (EDS) and X-ray diffraction (XRD). Microhardness was measured by a microhardness tester. The results showed that Cr3C2 particles were dissolved and deposited to form dendritic TiC in the upper section and spherical grain TiC in the bottom of Cr3C2 Ti coating. Most of TiB2 was dissolved in the molten pool by laser irradiation, then formed TiB with fine needles and coarse needles in the TiB2 Ti coating. A few quasi-melted TiB2 particles with irregular shape at the bottom of the coating were observed. The average microhardnesses were approximately HV850-V1000, HV800-V1050 in the Cr3C2 Ti and TiB2 Ti coating, respectively, which were 2-3 times higher than that of Ti-6A1-4V substrate.     

激光熔覆NiCoFeCrTi高熵合金涂层及其耐磨性能研究

为了提高45#钢的耐磨性能,采用CO2激光熔覆技术进行了NiCoFeCrTi高熵合金涂层的制备实验。采用X射线衍射仪、扫描电镜和能谱仪分别分析了高熵合金熔涂层的物相结构、显微组织和化学成分。结果表明,由于高熵效应,NiCoFeCrTi涂层具有简单的面心立方相结构;在NiCoFeCrTi高熵合金涂层的熔覆层和结合区中未发现微裂纹,说明高熵合金与45#钢基底的冶金结合较好;熔覆涂层的表面显微硬度远远高于基底,维氏硬度可以达到940HV,是基底的3倍;表面熔覆了NiCoFeCrTi高熵合金的45#钢样品的磨损体积损失为5.010-10m3/m,低于45#钢的8.110-10m3/m。激光熔覆技术制备的NiCoFeCrTi高熵合金涂层可以显著提高45#钢耐磨损性能,对涂层应用研究具有较大参考意义。     

Cr3C2对激光熔覆钴基合金涂层组织与性能的影响

采用5kW CO2连续激光在低碳钢表面激光熔覆了钴基合金涂层(Co60)及添加25％Cr3C2(质量分数)的钴基合金复合涂层(Cr3C2／Co)，对比研究了Cr3C2对熔覆涂层的组织、显微硬度及耐腐蚀磨损性能的影响。结果表明，在本试验条件下可得到熔覆质量良好的Co60及Cr3C2／Co涂层。Co60涂层组织主要由大量初生枝晶γ固溶体及其间的共晶组织γ与(Cr，Fe)7C3组成。Cr3C2／Co涂层组织主要由未熔Cr3C2，大量杆状和块状的富Cr碳化物及其间的非常细小的枝晶及其共晶体组成，主要组成相为γ-Co，Cr7C3，Cr23C6和未熔Cr3C2颗粒。添加的Cr3C2改变了Co60涂层的凝固特征，使Co60涂层的亚共晶结晶方式转变为Cr3C2／Co涂层的过共晶结晶方式。未熔Cr3C2粒子起到了非自发形核作用，在其周围形成了许多富Cr碳化物，并细化了涂层枝晶组织。Cr3C2/Co涂层的显微硬度以及在不同腐蚀介质中的耐磨性比Co60涂层都有明显提高。     

激光熔覆原位生成CaTiO3陶瓷涂层及热力学分析

为了改善钛合金表面生物活性,采用500W脉冲Nd:YAG激光作为热源,平均粒度约为20m的Ti粉和CaCO3粉为预涂材料,利用激光熔覆原位自生的方法,在Ti-6Al-4V表面制备CaTiO3陶瓷涂层.通过热力学分析,并结合X射线衍射分析方法,研究了原位自生CaTiO3的反应机理以及主要工艺参量(扫描速率、电流强度)对原位自生CaTiO3陶瓷涂层的影响.热力学计算表明,在激光熔池内,可原位生成以CaTiO3为主的陶瓷涂层.结合X射线衍射及激光共聚焦观察结果可知,在脉冲频率为30Hz、脉宽为1.0ms、离焦量为15mm的条件下,合适的扫描速率约为3mm/s,电流强度为240A.最佳条件下制备的涂层主要成分为CaTiO3以及部分钛的氧化物.结果表明,熔覆层内为枝晶和胞晶组织,分布比较均匀,原位生成的陶瓷涂层与基底形成了良好的冶金结合.     

AZ91D镁合金表面激光熔覆钴基合金涂层及性能分析

为改善AZ91D镁合金的表面性能,采用预置粉末脉冲激光熔覆法在镁合金表面制备钴基合金涂层,用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析熔覆层与基体结合界面特征、熔覆层成分。并结合Co-Cr相图、Co-W-C相图分析了熔覆层的组织形成过程,对基体及熔覆层显微硬度和耐蚀性进行测试。结果表明:合金层与基体冶金结合,熔覆层无明显缺陷;熔覆层硬度约为560HV达到基体的9倍;钴基合金层的耐蚀性能较高,自腐蚀电位比AZ91D镁合金基体提高1.18V,腐蚀电流降低约5个数量级。