铜和铜合金表面激光熔覆最新研究及进展

激光熔覆由于瞬间加热温度高,对工件热影响小而广泛应用于铜及其合金的表面改性。从熔覆材料体系、熔覆层质量与制备工艺、熔覆层组织与性能(主要包括耐磨性、耐电蚀性、耐腐蚀性和导电性)三方面综述了铜和铜合金表面激光熔覆的最新研究进展,指出了铜表面激光熔覆存在的主要问题是铜对激光的反射率,并对今后的研究方向进行了展望。     

铝合金表面激光熔覆Cu基复合涂层的组织及磨擦磨损性能

利用铜基熔体的液相分离作用,采用激光熔覆工艺,在ZL104合金表面成功获得了球形颗粒体增强的过饱和（Cu,Ni)固溶体基复合材料涂层。（Cu,Ni)固溶体的组织形态为胞状和树枝状,球形增强体内亚组织形态为颗粒状、穗状或树叶状。干滑动磨擦磨损试验表明复合材料熔覆层对ZL104合金表面耐磨性的提高作用很大。磨损过程中,ZL104合金主要发生了粘附磨损,出现了脱层现象;熔覆层材料发生了粘附磨损和磨粒磨损。     

铝合金表面激光熔覆Cu基复合涂层的组织及摩擦磨损性能

利用铜基熔体的液相分离作用,采用激光熔覆工艺,在ZL104合金表面成功获得了球形颗粒体增强的过饱和（Cu, Ni）固溶体基复合材料涂层。（Cu,Ni）固溶体的组织形态为胞状和树枝状,球形增强体内亚组织形态为颗粒状、穗状或树叶状。干滑动摩擦磨损试验表明复合材料熔覆层对ZL104合金表面耐磨性的提高作用很大。磨损过程中,ZL104合金主要发生了粘附磨损,出现了脱层现象;熔覆层材料发生了粘附磨损和磨粒磨损。     

激光熔覆玻璃涂层

本文研究在Ａ３钢基材上激光熔覆玻璃涂层的可行性，激光熔覆玻璃涂层的过程是玻璃熔体在基材表面上湿润、铺展，然后冷凝的过程。玻璃熔体在基材表面上铺展，不仅与它们之间的浸润有关，而且与玻璃熔体的流动性有关。玻璃熔体的流动性在熔覆过程中随时间变化；激光处理参数的不同会改变熔体的随时间变化过程。合理选择激光参数能熔覆形成均匀的、光滑的、粘附的、无裂纹的玻璃涂层。在激光熔覆过程中，会在玻璃熔体中出现结晶现象，     

铝合金表面激光熔覆SiC颗粒增强表层金属基复合材料的组织及空泡腐蚀性能

利用2kW连续Nd:YAG激光器在AA6061铝合金表面激光熔覆SiC陶瓷粉末，通过激光融化处理可在铝合金表面制备出表面金属基复合材料（MMC）改性层。利用扫描电子显微镜（SEM/EDX），X-射线衍射（XRD）仪等分析检测设备对改性层的组织形貌、结构及化学成分进行分析，利用显微硬度计、恒电位仪及超声波感应空泡腐蚀设备对MMC改性层的电化学腐蚀性能及空泡腐蚀性能进行了分析，并总结出其空泡腐蚀机制。     

激光熔覆生物陶瓷复合涂层

介绍在奥氏体型不锈钢基材上预置涂覆具有一定梯度的生物陶瓷粉末（ＨＡＰ或ＣａＨＰＯ４．２Ｈ２Ｏ＋ＣａＣＯ３）的激光熔覆，经ＳＥＭ，ＥＤＳ，ＸＲＤ分析表明，低输出功率，高扫描速率是获得激光生物陶瓷涂层的主要控制因素，预置涂覆ＣａＣＯ３与ＣａＨ（ＰＯ４）．２Ｈ２Ｏ混合粉末涂层，在于大常规方法合成ＨＡＰ所需比例下，可激光合成含Ｃａ５（ＰＯ４）３（ＯＨ）等生物活性陶瓷的复合涂层，且存在一定量非晶态的自由表面     

激光熔覆NiCrAl-陶瓷涂层的显微组织研究

运用激光熔覆技术在40Cr钢表面制备了(TiO-2+B-2O-3+Al-2O-3+TiB-2)/NiCrAl金属陶瓷涂层,其中的TiB-2和Al-2O-3陶瓷颗粒在激光加工过程中原位反应生成;对熔覆层的组织、物相、元素分布和显微硬度分布特征进行了分析研究;熔覆层中的主相依次分别是γ|Ni,γ′,Al-2O-3和TiB-2,熔覆层的微观结构和硬度主要和激光处理参数和熔覆层化学组成有关［1～9］;陶瓷相的原位生成和加入,大大改善了熔覆层的硬度和覆层/基体界面的结合性能。     

钛合金表面激光熔覆的研究进展

钛合金具有密度低、比强度高、耐蚀性好等优点,广泛应用于航空航天等领域,但钛合金耐磨性低、抗高温氧化性差的特点限制了其应用。利用激光熔覆技术提高钛合金表面性能已成为钛合金表面改性的研究热点。综述了目前国内外钛合金表面激光熔覆材料的研究进展,分析了激光熔覆技术的应用范围,并展望了其今后的发展趋势。     

铝合金表面激光熔覆铁基合金涂层过渡区的特征

为了在铝合金表面获得无裂纹的熔覆层并提高铝合金的表面强度,通过热喷涂预制涂层,结合激光重熔在铝合金基体上进行了激光熔覆试验.利用SEM,XRD和电子探针(EPMA)等对涂层的形貌和成分分布以及过渡区的相组成进行了研究.结果表明:在Al合金表面可以获得低稀释率、无裂纹的铁基熔覆层;在熔覆过程中熔覆层/基材结合面处,Fe和Al反应生成的短棒状FeAl金属间化合物镶嵌在铝合金基体中,避免了裂纹形成.反应过程中释放的反应热使得熔覆层/基材结合面处形成锯齿状形貌.     

激光熔覆WC增强复合涂层开裂行为分析

研究了激光熔覆WC增强复合涂层的开裂行为。研究结果表明：激光熔覆金属陶瓷涂层开裂是由于熔覆层与金属基体两种材料的热膨胀系数不同所致，同时开裂倾向还受激光工艺参数、涂层合金粉的配比以及强化相的形状、大小等因素的影响。     

45钢表面激光熔覆CoCrNi中熵合金涂层组织与性能

为探究CoCrNi中熵合金在激光熔覆领域中的应用,以CoCrNi合金粉末作为熔覆粉末,在45钢表面采用同轴送粉法制备合金涂层。利用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度仪、摩擦磨损实验机和电化学工作站等设备研究了熔覆层微观组织、硬度、耐磨性和耐腐蚀性能。结果表明：熔覆层成形良好,组织均匀致密,组成相主要为FCC单相固溶体;熔池与基体交界处为平面晶,底部靠近中心为柱状晶,顶部分别为胞状晶和等轴晶,3种元素在熔覆层深度方向上的比例几乎相同;熔覆层平均硬度为250HV,摩擦系数、磨损量较基体分别降低了11.7%和36.7%;自腐蚀电流密度略有降低,CoCrNi熔覆层的钝化区域为-150到1 100 mV,表明熔覆层显著提高45钢的耐腐蚀性能。     

铸铁表面激光熔敷镍基合金涂层的耐磨性研究

为了提高铸铁的耐磨性，以35％WC和不含WC的镍基合金粉末为原料对铸铁表面进行激光熔敷处理，利用XRD、SEM、TEM等技术分析了涂层的成分及显微组织结构，并测试了涂层的耐磨性和硬度．结果表明：激光处理后表面迅速熔化和冷却，组织由珠光体 片状石墨组织转化为不同粗细的针状马氏体与残余奥氏体组织；熔敷层的耐磨性和硬度明显提高，且添加35％WC硬质颗粒的熔敷层硬度最高值不在最表层，而在距表面约0．2mm处；合金涂层在磨损机制下表现为犁沟切削、微切削以及硬相质点的剥落，不同基体划痕形式不同。     

TA15钛合金表面原位合成TiC增强钛基激光熔覆层的组织与耐磨性EI北大核心CSCD

采用激光熔覆技术在TA15钛合金表面原位合成TiC增强钛基涂层。利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、能谱分析仪、显微硬度计、摩擦磨损试验机等研究涂层的成形质量、微观组织、物相组成、硬度和摩擦学性能。结果表明:涂层主要由β-Ti,Co_(3)Ti,CrTi_(4)和TiC等物相组成,涂层与基体形成了良好的冶金结合。涂层结合区组织是平面晶和柱状晶,中部组织是树枝晶,顶部组织是等轴晶。涂层各微区的碳化钛形貌有显著差别,其中顶部和中部区域碳化钛为粗大的树枝状和花瓣状,而结合区为针状和近球状。涂层显微硬度最大值为715HV,约是TA15显微硬度(330HV)的2.1倍;同等条件下涂层磨损量为30.14 mg,约为TA15磨损量98.11 mg的30.7%。涂层与基体的磨损机制均为磨粒磨损和黏着磨损的复合磨损模式,但涂层的磨损程度较轻。     

激光熔覆涂层中TiC_p界面结构与涂层冲击磨损性能

研究了外加ＴｉＣｐ／Ｎｉ 合金激光熔覆涂层中ＴｉＣｐ 的界面结构以及涂层的冲击磨损性能,并与原位ＴｉＣｐ／Ｎｉ 涂层进行了对比．结果表明,外加ＴｉＣｐ 界面存在外延生长、界面反应物及析出物．原位及外加ＴｉＣｐ 涂层在低冲击载荷下均可提高冲击磨损性能,前者提高幅度较大;在高冲击载荷下外加ＴｉＣｐ 涂层降低磨损性能,而原位ＴｉＣｐ 涂层仍显著提高磨损性能．ＴｉＣｐ 界面结构特征是影响磨损性能的主要原因．     

Microstructure and corrosion resistance of Ni-based alloy laser coatings with nanosize CeO2 addition

Abstract

Micron-size Ni-base alloy (NBA) powders were mixed with both 1.5 wt.% (hereinafter %) micron-size CeO₂ (m-CeO₂) and also 1.5% and 3.0% nano-size CeO₂ (n- CeO₂) powders. These mixtures were coated on low-carbon steel (Q235) by 2.0 kW CO₂ laser cladding. The effects on the microstructures, phases and electrochemical corrosion of the coatings upon the addition of m- and n- CeO₂ powders to NBA (m- and n- CeO₂ /NBA) have been investigated. The results showed that a smooth coating was prepared under suitable processing parameters (P= 2.0 kW, V= 180 mm min^{- 1}) by adding 1.5% n- CeO₂. In addition to the primary phases of γ-Ni, Cr₂₃ C₆ and Ni₃ B in the Ni-base alloy coating, CeNi₃ was formed in Ni-base alloy coatings with both n- CeO₂ and m-CeO₂ particles, and CeNi₅ appeared in the coating upon decreasing the size of CeO₂ particles. Well-developed dendrites were observed in the Ni-base alloy coating; directional dendrites grew at the interface in the coating upon the addition of m-CeO₂, whereas fine and multioriented dendrites grew upon decreasing the size of CeO₂ particles to the nanoscale. Actinomorphic dendrites and compact equiaxed dendrites grew from the interface to near the surface upon increasing the content of n- CeO₂ from 1.5 to 3.0%. In strongly acidic HNO₃ solution, the severe corrosion of dendrites occurred and there were many corrosion pits in the Ni-base alloy coating; intercrystalline corrosion also has a dominant role upon the addition of m-CeO₂, whereas uniform corrosion occurs in the coating as the size of CeO₂ particles is decreased to nanoscale.     

钛合金表面宽带激光熔覆梯度生物陶瓷复合涂层

为了减少激光熔覆过程中基材与生物陶瓷涂层之间的热应力,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,对其组织和显微硬度进行了研究。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Al3V0.333 Ti0．666;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CaO、CaTiO3和HA,灰色相为β-TCP及Ca2Ti2O6,白色颗粒相为TiO2。合金层的最高硬度为1600Hv0．2,生物陶瓷涂层显微硬度最大值约为1300Hv0．2。     

Microstructure and corrosion resistance of Ni-based alloy laser coatings with nanosize CeO2 addition

Micron-size Ni-base alloy (NBA) powders were mixed with both 1.5 wt.% (hereinafter %) micron-size CeO₂ (m-CeO₂) and also 1.5% and 3.0% nano-size CeO₂ (n- CeO₂) powders. These mixtures were coated on low-carbon steel (Q235) by 2.0 kW CO₂ laser cladding. The effects on the microstructures, phases and electrochemical corrosion of the coatings upon the addition of m- and n- CeO₂ powders to NBA (m- and n- CeO₂ /NBA) have been investigated. The results showed that a smooth coating was prepared under suitable processing parameters (P= 2.0 kW, V= 180 mm min^{- 1}) by adding 1.5% n- CeO₂. In addition to the primary phases of γ-Ni, Cr₂₃C₆ and Ni₃B in the Ni-base alloy coating, CeNi₃ was formed in Ni-base alloy coatings with both n- CeO₂ and m-CeO₂ particles, and CeNi₅ appeared in the coating upon decreasing the size of CeO₂ particles. Well-developed dendrites were observed in the Ni-base alloy coating; directional dendrites grew at the interface in the coating upon the addition of m-CeO₂, whereas fine and multioriented dendrites grew upon decreasing the size of CeO₂ particles to the nanoscale. Actinomorphic dendrites and compact equiaxed dendrites grew from the interface to near the surface upon increasing the content of n- CeO₂ from 1.5 to 3.0%. In strongly acidic HNO₃ solution, the severe corrosion of dendrites occurred and there were many corrosion pits in the Ni-base alloy coating; intercrystalline corrosion also has a dominant role upon the addition of m-CeO₂, whereas uniform corrosion occurs in the coating as the size of CeO₂ particles is decreased to nanoscale.     

Fe90合金激光熔覆工艺优化及性能研究

针对以18Cr2Ni4WA渗碳钢为材质的车辆典型零件磨损面激光再制造问题,采用Fe90合金粉末进行了失效零件的激光熔覆再制造工艺研究;以熔覆层为分析对象,通过SN比和方差分析获得影响熔覆层稀释率的显著因素为激光功率和送粉量,并给出了工艺参数与稀释率关系的定量袁征关系范围,综合组织、相组成分析了熔覆层具有较高硬度的原因....     

轮轨试样Co基合金激光熔覆层组织及磨损性能

为提高轮轨材料的耐磨性降低轮轨磨损,利用CO2多模激光器在轮轨试样表面获得Co基合金熔覆层,测试分析了其组织结构性能和显微硬度,利用MMS-2A微机控制摩擦磨损试验机对比研究了激光熔覆处理与未处理轮轨试样的抗磨损性能.结果表明:激光熔覆处理后在轮轨试样表面获得与基体良好结合厚度约1 mm的熔覆层;熔覆层主要由枝晶(γ-Co)和共晶组织(Cr23C6+γ-Co)构成,初生相为γ-Co过饱和固溶体,富含Cr元素,共晶组织中富含Co元素;结合区为粗大柱状晶,从中部到表层出现胞状晶、树枝晶等多种形态.离界面越远组织越细密,组织生长方向紊乱;结合区存在元素扩散,尤其是Fe、Cr和Co含量变化显著;激光熔覆Co基合金后轮轨试样硬度分别提高约52.98%和43.44%,能有效降低对摩副磨损,轮轨抗磨损能力提高约为原来的5倍.     

Microstructure and properties of laser clad high-entropy alloy coating on aluminium

An AlCrFeNiCuCo high-entropy alloy (HEA) coating was synthesised on an aluminium substrate by laser cladding. Samples were characterised using an optical microscope, X-ray diffraction, scanning electron microscopy with energy-dispersive spectroscopy, a microhardness tester, and an electrochemical workstation. The results showed that the interface between the cladding layer and matrix was sound, while the HEA coating consisted of BCC and FCC solid solutions and an Al-rich phase resulting from substrate dilution. The microstructure of the clad layer comprised both columnar and equiaxed grains. The average microhardness of the coating was 550 HV_0.2, and it exhibited better corrosion resistance than the aluminium matrix in a 1?mol?L^?1 H₂SO₄ solution. The typical corrosion characteristic of the coating was pitting and localised corrosion.