激光熔覆原位生成Ti(C_(0.3)N_(0.7))颗粒增强镍基复合熔覆层

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.利用横流式CO2连续激光器, 在半钢轧辊表面上用预置涂层的方式,制备出了含有Ti(C、N) 增强粒子的镍基熔覆层.然后用光镜、X射线衍射、扫描电镜、电子探针等手段对复合熔覆层中显微组织特征进行了分析,并采用光学显微硬度计对复合熔覆层的显微硬度进行了测试与分析.结果表明:TiN颗粒和石墨粉在激光熔覆过程中发生了化合反应,生成了新的颗粒状强化相Ti(C0.3N0.7).在熔覆层中,Ti(C0.3N0.7)的形貌特征多呈不规则形状,大小在0.1-5. 0μm之间.激光熔覆原位生成Ti(C0.3N0.7)颗粒增强镍基复合涂层的显微硬度达到800-900HV0.2.     

稀土对激光熔覆镍基金属陶瓷复合层组织及性能的影响

利用5 kW CO2激光器分别在低碳钢基体表面熔覆含稀土LaO2和CeO2的镍基TiC金属陶瓷复合层,研究了不同含量的LaO2和CeO2对激光熔覆镍基金属陶瓷复合层组织及性能的影响. 研究结果表明,在镍基金属陶瓷复合层中加入一定量的稀土LaO2和CeO2均可有效改善熔覆复合层的组织及性能,减少复合层中的裂纹、孔洞、夹杂;加速复合层中TiC颗粒的溶解和改善TiC颗粒的形状变化,成为较为光滑的表面形状.同时,熔覆复合层的组织及硬度更加均匀,特别是硬度呈现平滑的梯度变化. 研究还发现,在一定的镍基金属陶瓷相成分和激光工艺条件下,为获得良好的熔覆复合层组织及性能,对不同的稀土,其加入量均有一不同的最佳值,过多的稀土加入量反而会恶化熔覆复合层组织,产生大量的夹杂,导致复合层硬度极不均匀.在本试验条件下,加入0.2%的CeO2或0.4%的LaO2对改善镍基TiC熔覆复合层组织及性能的效果最为明显.(OE9)     

激光重熔对Ni/WC涂层组织结构的改善机制研究

为了进一步探讨激光重熔等离子喷涂金属陶瓷涂层的组织与性能。本文通过等离子喷涂设备在45钢表面上制备了Ni/WC金属陶瓷涂层,再进行激光重熔处理,然后利用SEM、XRD、Photoshop软件及显微硬度测试仪等分析测试手段研究了该涂层在激光重熔前后的组织性能变化。结果表明:激光重熔前涂层为典型的层状结构,基体与涂层的结合面为机械结合,涂层内有大量未熔WC颗粒,且XRD检测其高温作用使得喷涂颗粒发生分解,分解出的C元素与其他元素发生反应生成新的化合物,丰富了涂层的硬质相;激光重熔后涂层中颗粒细化,分布均匀且能消除涂层中大部分孔隙和WC团聚。WC再次发生分解,生成新的硬质相,与周围的Ni形成“软基相+硬质点”的组合分布,基体与涂层的结合方式由机械结合转变为冶金结合。孔隙率由7.02%降到了3.08%,显微硬度也相应提高,且涂层显微硬度比基体高了255HV。     

宽带激光熔覆梯度生物活性陶瓷复合涂层组织与性能

为了增加基材与生物陶瓷涂层之间的结合强度,消除激光熔覆过程中基材与生物陶瓷涂层之间的开裂倾向,设计了一种梯度生物陶瓷复合涂层并采用宽带激光熔覆技术在Ti-6Al-4V合金上制备了梯度生物陶瓷复合涂层,对其组织和性能进行了研究.结果表明:钙和氧元素主要分布在生物陶瓷涂层中;钛和钒元素主要分布在基材和合金化层内;磷元素分布在合金层与陶瓷层中.合金层中基底组织上分布着白色共晶组织和白色颗粒,基底组织主要为Ti(Al,P,Fe,V)相,白色共晶组织主要为Fe2Ti4O AlV3,白色颗粒为结晶析出的Al3V0.333Ti0.666;生物陶瓷层中的基底组织为胞状晶,其上分布有灰色相和白色颗粒相,胞状晶主要为GaO、CaTiO3和HA,灰色相为β-TCP及Ca2Ti2O6,白色颗粒相为TiO2.陶瓷涂层表面形成了类珊瑚礁结构及短杆堆积结构.这种表面结构将有助于为骨细胞长入生物陶瓷涂层提供通道.陶瓷层与钛合金基体之间的结合强度大于37.3 MPa.合金层的最高硬度为1600 HV0.2,生物陶瓷涂层显微硬度最大值约为1300HV0.2.     

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。     

钛锆对激光熔覆原位合成颗粒增强铁基复合涂层组织的影响

运用激光熔覆的方法在中碳钢表面原位合成制备了颗粒增强铁基复合涂层.通过调整两种强碳化物形成元素Ti和Zr的相对含量,研究了不同配比下原位自生碳化物颗粒相的分布特征.结果表明,在总量一定的情况下,复合添加Ti和Zr可以提高颗粒分布密度和颗粒相面积比.其中,以Ti和Zr的质量比为1∶1时得到的颗粒密度最大、颗粒尺寸分布最均匀.同时对不同的颗粒分布状态下涂层的显微硬度进行了研究.     

激光熔覆Ti/C混合粉末原位生成TiC的研究

为改善钛合金表面性能,采用一定比例的Ti/C混合粉末作为预涂层,500WYAG脉冲激光作为辐射源,利用激光熔覆方法对Ti-6Al-4V钛合金表面进行激光熔覆处理,在钛合金表面原位生成了以TiC陶瓷为主的陶瓷层.利用XRD、OM、以及显微硬度测试等手段对熔覆层的成份、组织及性能进行了分析测试.实验结果表明,原位生成TiC陶瓷的合适工艺参数组合为:脉宽0.5ms,脉冲频率15Hz;扫描速度为1.0mm/s左右;Ti:C=4:1(质量比).在此工艺条件下,熔覆层中可原位生成以TiC为主,同时含有粘结相Ti的陶瓷金属熔覆层,熔覆层内组织比较均匀,没有裂纹和气孔,熔覆层与基底形成了良好的冶金结合.熔覆层的显微硬度最高可达到1546kg/mm2左右,比基底硬度(310kg/mm2)提高了近4倍.     

不同载荷下钛合金激光熔覆γ-NiCrAlTi/TiC/CaF2自润滑耐磨复合涂层的摩擦磨损性能

为提高Ti6Al4V合金的摩擦学性能, 采用激光熔覆技术在Ti6Al4V表面制备出以TiC为增强相、γ-NiCrAlTi固溶体为增韧相、CaF2为自润滑相的γ-NiCrAlTi/TiC/CaF2自润滑耐磨复合涂层。 分别在轻载(2、3 N)、中等载荷(5、6 N) 和重载(11、12 N) 时测试了复合涂层和Ti6Al4V合金基体的干滑动磨损性能。结果表明该复合涂层的摩擦系数及磨损率都随着载荷的增大呈现先减小后略增大的趋势; 在中等载荷( 5 N)下, 磨损表面光滑平整, 涂层中的润滑颗粒被挤压出磨损表面形成润滑膜, γ-NiCrAlTi/TiC/CaF2 润滑耐磨复合涂层的摩擦系数和磨损率均比Ti6Al4V合金基体显著降低, 该复合涂层在中等载荷(5 N)具有较好的自润滑耐磨性能。     

Inconel 625激光合金化层组织、性能与耐磨性研究

采用预制涂层激光合金化法 ,在镍基高温合金Inconel 6 2 5表面预置WC -TiC粉末涂料 ,在增碳、锆条件下可获得成形好、无裂纹、与基材形成冶金结合的合金化层。合金化层组织特点是在γ -Ni枝晶内和枝晶间均匀分布大量从液态析出的复合碳化物。电子探针微区分析表明 ,在γ -Ni枝晶内析出富Ti、Nb、Zr、W、Mo的颗粒状复合碳化物 ,颗粒尺寸 1～ 2 μm ,颗粒数达 10 4个 /mm2 量级 ;在γ -Ni枝晶间析出富W、Mo、Cr的形态复杂的条、块状复合碳化物。合金化层显微硬度约为HV0 .2 4 0 0 ,比Inconel 6 2 5合金硬度HV0 .2 2 5 0提高了 6 0 %。环块磨损试验发现 ,上试样为GCr15标准环时 ,激光合金化层耐磨性是Inconel6 2 5合金的 4 .1倍 ,摩擦系数降低 16 % ,耐磨性与钢表层氮化处理试样相当。上试样为渗碳淬火钢环时 ,激光合金化层耐磨性是钢氮化处理试块的 5 .7倍。研究表明 ,镍基高温合金Inconel 6 2 5表面激光合金化制备原位自生复合碳化物颗粒为增强相的激光合金化层具有很好的工艺重现性。     

H13钢表面激光原位自生TiC颗粒增强复合涂层的微观结构和摩擦磨损性能

利用6kW横流CO2激光器在H13钢基材表面原位合成了以TiC颗粒为增强相的复合熔覆层。借助X射线衍射(XRD)和能谱仪(EDS)分析了涂层的物相组成,结合光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)观察了涂层的微观组织,运用显微硬度仪和摩擦磨损试验机测试了涂层的硬度和摩擦磨损性能。结果表明,当预置层中Ti与Cr3C2物质的量比为2.44:1时,熔覆层的主要物相为碳化物TiC、Cr7C3和Fe-Cr固溶体。随着预置层中Ti含量的减少,即当预置层中Ti与Cr3C2物质的量比为2:1时,熔覆层中Cr7C3相增多,而当预置层中Ti与Cr3C2物质的量比为2:2.33时,熔覆层中则出现(Cr,Fe)7C3相。SEM和EDS分析显示,TiC增强相随激光功率密度的增大由球状向薄层状转变。当预置层中Ti与Cr3C2物质的量比为2:2.33,激光功率密度为24.38kW·cm-2时,涂层表面宏观质量良好,无气孔裂纹缺陷,涂层截面平均显微硬度达到931.9HV0.2,约为基材的2.21倍,最低磨损失重仅为基材的27.2%。     

(Bi_(4-x),La_x)Ti_3O_(12)粉体的溶胶-凝胶制备技术研究

采用溶胶 -凝胶 (Sol- Gel)技术 ,以硝酸铋、硝酸镧和钛酸丁酯为原料 ,制备了掺镧钛酸铋 (Bi3.6 ,L a0 .4)Ti3O1 2 (简记为 BL T) )粉体。利用 DTA、XRD以及激光光散射粒度分析等手段分析了粉体的固相反应、结构和颗粒度。结果表明 ,BL T初始粉体在 730°C左右发生固相反应 ,生成 BL T颗粒 ;730°C以下烧结的粉体为含立方 (Bi,L a) 1 2 Ti O2 0 相和正交 (Bi3.6 ,L a0 .4) Ti3O1 2 相的混合物 ,平均颗粒度为 6 0 nm左右 ;730°C以上烧结的粉体为完全正交结构的 BL T多晶颗粒体 ,平均颗粒度约为 5 0 0 nm;利用 Sol- Gel技术 ,可以制备纳米级、分散良好、分布一致的BL T粉体 ,这对 BL T新型压电陶瓷的制备具有重要意义     

激光烧结SiC陶瓷复合材料块体的组织及性能研究

在45钢基体上利用激光烧结技术制备了SiC陶瓷复合材料块体,并利用扫描电子显微镜、能谱仪、显微硬度计等设备,分析了试样的显微组织特征,并对试样硬度和磨损性能进行了测定.结果表明,SiC纳米颗粒作为纳米添加相,一部分弥散在粘结相镍基合金中,使材料的力学性能大大改善,另一部分由于机械混合的不均匀性而形成团簇,并作为微观应力抑制点;而复合材料中的WC微米颗粒在高比能量的激光作用下,被进一步细化和分散在粘结相中;分析同时发现,随着激光功率的增加,材料的硬度和耐磨损性能明显增加,力学性能得到改善.     

激光熔覆工艺参数对熔覆层组织的影响

采用激光熔覆技术在铸钢表面上形成了陶瓷颗粒增强的铁基复合熔覆层,研究了激光熔覆过程中工艺参数对熔覆层显微组织的影响,用X射线衍射、扫描电镜和光学显微镜对熔覆层微观组织的特征进行了观察和分析.结果表明:激光熔覆后的复合层与基材之间形成了良好的冶金结合,熔覆层的组织由马氏体α-Fe和碳氮化钛Ti(C、N)颗粒组成.在其他工...     

激光熔覆原位生成B4C颗粒增强镍基复合涂层的研究

采用自动送粉工艺,在A3钢表面制备出原位生成B4C颗粒增强的镍基激光熔覆层.使用扫描电镜(SEM),电子能谱(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对熔覆层的组织和物相构成进行了分析,并对熔覆层进行了硬度、摩擦性能测试.结果表明,原位生长B4C颗粒增强的Ni基复合涂层与基材呈现良好的冶金结合.熔覆层的底部组织为先共晶析出的Cr,Fe的碳化物树枝相分布在γ(Ni Fe)基体中,而中上部组织为先共晶析出的树枝晶和包含原位生成B4C的白色颗粒相分布在共晶基体中.熔覆层具有极高的硬度(平均HV0.31400),耐磨性是纯Ni60涂层的2倍.硬度和耐磨性的提高归因于涂层中大量的包含原位生长B4C颗粒相的生成,并均匀分布于涂层的共晶基体中.     

原位生长Cr3C2-CrB复合增强镍基激光熔覆层研究

采用预涂激光熔覆技术,在A3钢表面制备原位生长Cr3C2-CrB复合增强镍基激光熔覆层.使用金相显微镜、扫描电镜(SEM)、能谱仪(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,在适当工艺条件下,熔覆层成形良好、表面光滑,涂层与基体呈现良好的冶金结合.熔覆层底部组织为包含Cr,Fe的碳、硼化物的γ(NiFe)树枝晶结构.熔覆层中上部组织为先共晶析出、规则排列的Cr3C2杆状相和CrB颗粒相分布在Fe2C/γ(NiFe)共晶基体中.由于Cr3C2-CrB复合强化相的原位生成且均匀弥散分布在基体中,使得熔覆层具有高的硬度(平均硬度HV     

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。     

激光熔覆镍基涂层的组织与磨损特性

利用大功率激光在1Cr18Ni9Ti表面熔覆NiCrBSi涂层,采用SEM、EDS和MM2000磨损试验机研究了不同激光功率下熔覆层的显微组织、成分及磨损特性.结果表明,熔覆层由熔覆区和结合区两部分组成,熔覆区主要有γ-(Ni,Fe)、CrB等多种相结构,呈现出树枝晶、不规则颗粒状、针状及共晶形式等多种形貌.结合区为细小柱状晶,激光功率增大,稀释率增大.熔覆层的磨损为磨粒磨损和粘着磨损共同作用的结果,磨损率分布在(2.2～2.6)×10-5 mm3/m.N之间,平均摩擦系数为0.52.激光功率增加,耐磨性下降.EDS分析表明主要元素Ni、Fe、Cr、Si在熔覆层中均匀分布.高功率激光熔覆层中,Fe含量所占比重明显增加.     

激光熔覆TiC增强Ti基复合涂层的组织与性能

利用激光熔覆技术在工业纯钛表面分别预置TiC、(Ti C)、(Ti TiC)粉末制备了TiC增强Ti基复合涂层,对复合涂层的组织与性能进行了分析和测试.结果表明:制备的涂层均由TiC增强相和α'-Ti组成;激光熔覆纯TiC涂层出现了陶瓷的分层现象,对组织和性能不利;激光熔覆(Ti C)原位反应生成了TiC,但组织较粗大;熔覆(Ti TiC)组织均匀致密.三种熔覆层硬度大小关系为:加(Ti TiC)>加TiC>加(Ti C),最高硬度分别为Hv1246、Hv1213、Hv1135,加(Ti TiC)涂层硬度最高.导致该熔覆层硬度最高的主要原因是添加的Ti对熔覆有利,且生成了数量较多、较致密均匀的硬质TiC陶瓷相.     

激光烧结Al2O3/Ti系FGM的温度场与热应力场

用有限元法对激光烧结Al2O3/Ti系FGM的温度场和残余热应力场进行了模拟计算,并对烧结过程试样中的温度分布进行了实时测量.结果表明:激光照射面(Al2O3层)和背光面(Ti层)的温度落差为325℃.陶瓷侧温度梯度大于金属侧,成分梯度指数p值愈大,陶瓷侧温度梯度愈大.试样内残余热应力分布受p值控制,依据残余热应力最小且陶瓷层为压应力的设计准则,确定了激光烧结Al2O3/Ti系FGM的最佳成分梯度指数p=0.5.     

钛合金表面NiCrBSi激光熔覆层的组织与耐磨性研究

在 TC4合金表面进行了激光熔覆 Ni Cr BSi涂层的试验 ,结果表明 ,激光熔覆层在微观结构上存在熔覆区、结合区和基体热影响区三个区域。熔覆区的组织是在初晶 γ Ni和 γ Ni、Ni3B、硅化物组成的多元共晶基底上分布着 Ti B2 、Ti C、M2 3( CB) 6等颗粒增强相。结合区是熔覆材料 Ni基合金和基体钛合金的混熔区 ,呈定向凝固特征。基体热影响区为针状马氏体组织。激光熔覆层的耐磨性能比时效硬化的钛合金显著提高 ,磨损机制是剥层磨损和磨粒磨损。