纳米CeO_2颗粒对Ni基合金激光熔覆涂层界面组织与高温热腐蚀性能的影响

研究了采用压片预置式激光熔覆工艺,添加适量纳米CeO2颗粒,利用NiCoCrAlY合金粉末在GH4037合金表面激光熔覆制备了纳米CeO2颗粒增强Ni基合金涂层,对熔覆层界面组织进行了显微分析,进行了1000℃高温熔盐热腐蚀性能试验。结果表明,添加适量纳米CeO2颗粒的Ni基合金激光熔覆涂层组织明显细化、致密,裂纹等缺陷得到有效抑制;熔覆层在高温熔盐中腐蚀后出现的隆起和剥落现象轻微,腐蚀层的深度明显减小;纳米CeO2颗粒对Cr2O3膜的碱性溶解有一定的抑制作用;合金的抗高温热腐蚀性能显著提高。     

钛合金表面激光熔覆Ni基合金涂层中析出相热力学模拟计算

采用横流CO2激光器在TC4合金表面熔覆Ni基合金涂层,对激光熔覆层的微观组织、析出相、各合金元素在γ-Ni和M23C6相中含量变化进行了研究.结果表明,熔覆层可分为三个区:熔覆区、结合区和基体热影响区.熔覆区由γ-Ni,TiB2,TiC,M23C6和Ni3B相组成,其中,TiB2,TiC和M23C6细小颗粒均匀分布于γ-Ni初晶上,共晶组织由γ-Ni和Ni3B组成.为揭示TC4合金表面激光熔覆Ni基合金涂层在3500～500K温度范围的相组成及组织变化规律,利用Thermo-Calc软件及相应Ni基合金数据库对TC4合金表面激光熔覆Ni基合金涂层凝固过程中各析出相进行了热力学计算分析,研究了熔覆层中γ-Ni,TiB2,TiC,M23C6和Ni3B各相相对含量和B,C,Cr,Fe,Ni,Ti元素在γ-Ni和M23C6相中的含量随温度变化关系,为TC4合金表面激光熔覆Ni基合金涂层成分设计和工艺优化提供理论依据.     

2205钢表面激光熔覆Ni基+WC合金涂层的研究

采用激光熔覆技术在2205双相不锈钢表面制备Ni基与WC合金熔覆层,并对添加不同WC含量的合金粉末在相同激光熔覆工艺参数下的合金熔覆层进行成分和性能分析,探讨不同WC添加量对熔覆层微观组织、耐腐蚀性能及硬度的影响。研究结果表明:激光熔覆层与基体之间获得了良好的冶金结合,熔覆层与基体元素有较好的对流和扩散;熔覆层的耐腐蚀性能随WC添加量的增加呈负相关,在WC添加量为15%时,熔覆层的耐腐蚀性能最差;熔覆层的硬度值从熔覆层至基体呈梯度降低趋势,熔覆层硬度约为基体硬度的2~3倍,而单一熔覆Ni基WC合金层硬度值变化较大。     

316L不锈钢表面激光熔覆Co基合金层的耐冲刷腐蚀性能

为了提高316L不锈钢在冲刷腐蚀类环境中的耐腐蚀性,在其表面激光熔覆Co Ni Cr Al Y合金层。采用冲刷腐蚀试验比较了316L不锈钢及Co基合金熔覆层在含固相颗粒酸碱溶液中的耐冲刷腐蚀性能。采用X射线衍射仪分析熔覆层物相,采用金相显微镜及扫描电镜观察熔覆层腐蚀前后的形貌。结果表明:在低浓度酸碱、低含砂量及低速冲刷条件情况下,Co Ni Cr Al Y熔覆层的耐冲刷腐蚀性略高于316L不锈钢;在高浓度酸碱、高含砂量及高速冲刷条件下,Co基合金熔覆层的耐冲刷腐蚀性能明显优于316L不锈钢的;Co基合金熔覆层中析出的Cr2Ni3,Al Co和Al Ni硬质相以及Co元素本身的抗腐蚀性的综合作用使Co基合金熔覆层的耐冲刷腐蚀性能远远高于316L不锈钢的。     

16Mn钢基Ni合金激光熔覆层耐冲蚀性能研究

采用CO2连续波激光器在16Mn钢基材表面进行Ni基合金熔覆处理，采用XRD、SEM等分析了熔覆层的相组戍和微观结构，在不同的介质中研究了16Mn钢基和合金熔覆层的耐冲蚀性。研究结果表明，涂层主要由γ-Ni等组戍，枝晶组织细小均匀，涂层硬度比基体显著提高。在含有3％（质量分数）、SiO2磨粒的酸碱腐蚀溶液中，激光熔覆Ni合金涂层的16Mn钢基材的耐冲蚀性得到提高。     

激光熔覆镍基合金层的组织与高温耐磨性能

为了改善304不锈钢工件的高温耐磨性能,利用CO2激光器在其表面熔覆了Ni基高温合金层。研究了熔覆层的物相组成、显微组织、成分分布,测试了其显微硬度、高温耐磨性能等,并与基材进行了对比。结果表明:Ni基合金熔覆层的组织从熔池底部到表层为胞状晶—柱状枝晶—树枝晶;熔覆层的主要组成相是Ni3Cr2,NbC,Mo2C与Cr23C6;Ni基合金粉末中添加难熔元素Cr,Mo,Nb等对熔覆层的组织起到了固溶强化、硬质相强化和弥散强化作用;熔覆层的平均显微硬度达到了405 HV,高温耐磨性能是基体的2倍多。     

基底材料对NiCrBSiC合金激光熔覆层组织和磨损性能的影响

采用横流CO2激光在45钢和TC4钛合金表面熔覆NiCrBSiC合金涂层,利用XRD,SEM和TEM分析了激光熔覆层的微观组织,测试了激光熔覆层的硬度和摩擦磨损性能.结果表明,NiCrBSiC合金激光熔覆层的组织和性能与基底材料的种类密切相关.45钢表面激光熔覆层由γ-Ni,Ni3B,Cr7C3和CrB相组成,硬度在HV800～900之间;TC4合金表面激光熔覆层由γ-Ni,Ni3B,TiC和TiB2相组成,硬度在HV900～1100之间.TC4合金表面NiCrBSiC激光熔覆层的摩擦系数和质量磨损率分别低于45钢表面NiCrBSiC激光熔覆层的摩擦系数和质量磨损率.     

NAK80模具钢表面2种激光器熔覆Ni基碳化钨合金层组织结构及耐磨性比较

为了研究激光器对Ni基碳化钨合金熔覆层组织结构和性能的影响,分别采用Nd:YAG与CO2激光熔覆技术在NAK80模具钢表面制备了Ni基碳化钨合金层,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪、显微硬度计以及摩擦磨损试验机测试分析了2种熔覆层的组织结构、显微硬度及耐磨性能。结果表明:2种熔覆层与基体之间均呈现良好的化学冶金结合;熔覆层组织主要为粗大的未熔碳化钨颗粒和均匀分布的树枝晶,Nd:YAG激光熔覆层的组织比CO2激光熔覆层的细小;2种熔覆层相结构主要包括WC,W2C,Cr23C6,NiCr,CrB2以及γ-Ni等;2种激光器熔覆处理后,NAK80模具钢表面硬度和耐磨性都得到显著改善,CO2激光熔覆层的硬度和耐磨性高于Nd:YAG激光熔覆层,2种激光熔覆试样的磨损机制均为磨粒磨损。     

激光熔覆用钴基合金粉末的研究

对激光熔覆用WFLC－11钴基合金粉末的激光熔覆工艺和熔覆层性能进行了研究，获得了WFLC－11钴基合金粉末激光熔覆层厚度与最小比能量关系曲线和熔覆层的组织、高温硬度等性能数据，为选择和使用WFLC－11钴基合金粉末提供了依据。     

稀土Y对激光熔覆Inconel 625合金抗高温氧化和热腐蚀性能影响

目的 分析稀土Y添加对激光熔覆Inconel 625组织和性能的影响规律,为严苛服役环境条件下的改性Inconel 625合金设计和制备提供借鉴。方法 采用真空气雾化工艺,制备含有0.1%(质量分数)Y的IN625-Y粉末,并使用激光熔覆工艺分别制备了IN625和IN625-Y的熔覆试样。对比研究二者在组织和力学性能上的差异,分析稀土Y添加对激光熔覆IN625试样表面氧化膜组成、抗高温氧化、模拟烟气及熔盐热腐蚀性能变化趋势的影响。结果 IN625合金和IN625-Y试样的显微组织主要由灰色富含Ni和Cr的γ-Ni基体相和枝晶组成,而IN625-Y试样晶粒组织更为细小,且有少量Laves相析出。IN625-Y和IN625试样的显微硬度分别为(268.8±3.1)HV0.3和(265.2±3.2)HV0.3,屈服强度、抗拉强度和延伸率分别从(430.1±20.8)、(753.2±19.1)MPa和(37.6±3.4)%,提升到(433.8±21.8)、(774.8±10.4)MPa和(39.2±1.1)%。激光熔覆IN625-Y试样的高温氧化增重和气氛熔盐条件下的热腐蚀增重速率均小于未添加稀土Y的IN625试样。结论 基于稀土Y添加对IN625熔覆组织的晶粒细化和洁净化作用,添加稀土Y能整体提升IN625试样的力学性能。激光熔覆IN625-Y试样表面能形成致密且稳定的Cr2O3氧化膜,具有更强的抗高温氧化性能,能更好地抵御SO2气体及NaCl/Na2SO4熔盐的热腐蚀。     

低碳钢表面激光熔覆层及其高温磨损行为

为改善低碳钢材料的耐高温磨损性能,采用激光熔覆法,在低碳钢表面制备出Ni60合金、Ni60＋Y2O3的熔覆涂层和Ni60熔覆-重熔涂层,利用X射线衍射仪、磨擦磨损实验机、扫描和透射电镜分析了熔覆层相组成、高温耐磨性能和熔覆层显微形貌.结果表明：所制得熔覆层与熔覆-重熔层组织均一、致密,与基体形成了良好的冶金结合;熔覆-...     

激光熔覆添加碳化钨的镍基合金层的组织和硬度研究

为促进激光熔覆在金属材料表面改性中的进一步应用,利用光学显微镜、扫描电镜、显微硬度计和电子探针微区成分分析,研究了Q235钢基体上激光熔覆添加有WC的Ni基合金层的特性及其演变,讨论了熔覆层合金成分和显微硬度的变化规律,力求得到熔覆粉的最佳WC含量.结果表明,当添加WC低于30%(质量分数)时,激光熔覆不出现裂纹;而当WC质量分数增加到30%(质量分数)时,熔覆层平均硬度增加,出现裂纹.在熔覆层中WC完全熔化并溶解,凝固组织主要由枝晶和枝晶间共晶组成,熔覆层呈胞状或条带状快凝亚稳的两相组织.     

扫描速度对45钢表面Ni基TiC激光熔覆层性能的影响

TiC陶瓷相韧性好、润湿性好、热化学稳定性高、耐磨性好,在激光熔覆温度下几乎没有脆性第二相生成,是理想的增强相,但目前对其加入Ni基合金粉末进行激光熔覆的研究较少。在TLF3200TM三维激光焊接机上以不同的扫描速度在45钢表面激光熔覆Ni基TiC复合粉末,采用扫描电镜观察熔覆层形貌,采用硬度计测试熔覆层的硬度,采用磨损试验测试其耐磨性,采用极化曲线分析其耐蚀性,研究了扫描速度对激光熔覆层显微组织和性能的影响。结果表明:不同扫描速度得到的激光熔覆层组织均由熔覆区、界面结合区和基底热影响区组成;当扫描速度为5 mm/s时,熔覆层组织中细小的TiC颗粒均匀、弥散分布于熔覆区和热影响区,熔覆层磨损率最低为0.12 mg/mm2,维钝电流密度最小,为0.008 mA/mm2,钝化区间最大,为0.65 V,耐磨及耐蚀性最佳。     

激光熔覆与等离子熔覆的镍基合金熔覆层组织和性能对比

在低碳钢等廉价金属表面熔覆一层高强高韧或高耐蚀性的熔覆层可极大提高材料的使用性能及利用率,但是不同熔覆方法对熔覆层组织和性能可能会造成不同影响。利用激光熔覆和等离子熔覆技术分别在Q345基材表面熔覆镍基合金粉末,获得具有一定厚度的熔覆层。通过对2种熔覆方法获得的熔覆层进行微观组织、冲击韧性以及耐磨损性能对比分析可知,激光熔覆镍基合金的熔覆层组织细密,冲击吸收功略低于等离子熔覆试样,但稳定性优于等离子熔覆层,耐磨损性能及表面硬度明显优于等离子熔覆层。     

激光熔覆Fe基/Ni基/Co基合金修复层的微观结构及抗磨损性能

为了确保合金修复层质量,采用柔性半导体激光技术在轧辊、齿轮等常用材料17Cr Ni Mo6合金钢表面熔覆Fe基、Ni基、Co基合金修复层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、硬度计、摩擦磨损试验机等手段研究了3种合金修复层的微观组织结构、硬度及耐磨性能。结果表明:3种熔覆修复层均结构致密、无气孔,与基材呈良好的冶金结合。Fe基及Co基合金修复层无裂纹,而Ni基合金修复层存在一定的裂纹。与Co基、Ni基相比,Fe基合金修复层具有单一的晶体相结构以及较高的硬度和耐磨损性能。Fe基合金修复层硬度达到60 HRC以上,具有良好的耐磨性能,熔覆修复后不需要再进行渗碳等处理。采用该Fe基合金熔覆层可以对轧辊、齿轮等进行良好的修复再制造,延长其使用寿命。     

机车气门密封面激光熔覆钴基合金的应用研究

通过在机车气门密封面上激光熔覆钴基合金粉末，分析了熔覆层的组织和硬度特性，探讨了激光熔覆修复机车气门的可行性。结果表明，激光熔覆层的合金元素分布均匀，凝固偏折小；熔覆层组织致密，与气门冶金结合良好，高温显微组织性能稳定性好，在700℃以下显微硬度没有显著降低，具有很好的耐热冲击性能，可满足机车进排气门的修复要求。     

AZ31B镁合金表面激光熔覆Ni60合金粉末组织及性能EI北大核心

利用5kW横流连续CO2激光器,采用预置粉末法对AZ31B镁合金表面进行激光熔覆Ni60合金粉末试验。利用光学显微镜,SEM,XRD,显微硬度仪,电化学腐蚀设备等仪器对熔覆层和基体的组织及性能进行了测试分析。结果表明,熔覆层与基体呈冶金结合,熔覆层组织为细小的树枝晶和等轴晶;XRD结果表明在熔覆层表面形成了Mg2Ni,Mg-Ni2等新相,熔覆层的显微硬度由HV45~50提高到HV150~350,约为基体的3~7倍。在3.5%(质量分数)NaCl的溶液中进行电化学腐蚀试验表明,熔覆层表面的自腐蚀电位较原始镁合金提高约0.379V,其抗腐蚀性较原始镁合金显著提高。     

Ni基WC合金3D激光熔覆工艺研究

以正交实验规则设计3D激光熔覆试验来研究不同工艺参数对熔覆指标的影响,实验表明,WC添加量对熔覆层硬度、抗磨性影响最大,激光功率影响稍次之,激光扫描速度影响次之,送粉速度影响最小。对熔覆层组织分析表明,随WC添加量增多,更易生成CrB、W2B等硬质相,未分解的WC颗粒也越多,粘结相Ni枝晶越细小。激光熔覆Ni基WC合金涂层表面摩擦磨损特性表现为以磨粒磨损为主,塑性变形、粘着磨损和磨粒磨损相结合。     

熔盐堆用镍基合金在熔融氟盐中的腐蚀研究进展

熔盐堆(Molten salt reactor,MSR)是第四代先进核反应堆中唯一的液态燃料反应堆,因在热转化效率、中子经济性、固有安全性、在线燃料循环、核废料处理等方面具有无可比拟的优势而备受国内外研究者的关注。熔盐的选择对MSR的运行安全及效率至关重要。熔融氟化盐如LiF-BeF2(FLiBe)、LiF-NaF-KF(FLiNaK)等具有较小的热中子吸收截面、高热导率、高比热容、良好的流动性、低的蒸气压(高温时)、良好的高温稳定性等一系列优异的热物化性能,被公认为MSR最理想的冷却剂和核燃料载体。目前,国内外均选用镍基合金作为MSR的主要结构材料。然而,超强高温腐蚀性熔融氟盐的存在对镍基合金提出了苛刻的要求。目前,国内外学者们对熔盐堆用镍基合金在熔融氟盐中腐蚀行为的研究主要集中在两个方面:一是镍基合金在熔融氟盐中热腐蚀行为的影响因素及微观机制,二是提高镍基合金的耐高温熔盐腐蚀性能。一般认为,镍基合金在熔融氟盐中的腐蚀机制主要包括以下四种:本质腐蚀、氧化性杂质引起的腐蚀、温差驱动的腐蚀和异种材料引起的腐蚀。因此,合金自身和熔盐腐蚀环境是影响镍基合金在氟盐中热腐蚀行为的两大主要因素。在合金自身方面,主要为合金元素(Ni、Cr、Mo、Fe、Si等)及含量、合金显微组织(晶界特征、组织缺陷等)的影响;在熔盐腐蚀环境方面,主要为熔盐组分、熔盐中的杂质及腐蚀产物、熔盐温度、坩埚材质、核裂变产物等的影响。目前,提高镍基合金耐熔盐腐蚀性能的主要途径有:在镍基合金方面,包括有微合金化(添加Ti、RE等)、晶界工程处理、陶瓷相增强复合材料技术;在熔盐方面,包括熔盐纯化、添加单质金属(如Zr、Be、Li等)降低熔盐的氧化还原势等。此外,采用电镀法、激光熔覆法、化学气相沉积法、等离子喷涂法等表面改性技术在镍基合金上制备金属涂层(Ni、Co、Mo、NiCoCrAlY等)和陶瓷涂层(氮化物如AlN、碳化物如SiC)。本文重点综述了镍基合金在熔融氟盐中热腐蚀行为的主要影响因素及微观机制,以及国内外研究者在提高镍基合金耐高温熔盐腐蚀性能方面的研究进展。针对当前已开发的镍基合金与强腐蚀性的熔融氟盐相容性亟待解决的一些关键基础问题,提出了未来镍基合金在熔融氟盐工程应用中的主要技术方向和发展趋势,为耐高温氟盐腐蚀材料的研究和开发提供重要思路。     

纳米SiCp增强NiCoCrAlY涂层的组织和抗氧化性能

为了研究纳米SiCp对NiCoCrAlY涂层的组织和抗氧化性能的影响,采用激光熔覆技术在镍基高温合金表面制备了4种不同含量纳米SiCp增强的NiCoCrAlY熔覆涂层,考察了它们的组织及其在1050℃下的等温氧化行为,并初步分析了纳米SiCp的影响机制.结果表明,加入纳米SiCp涂层的组织和抗氧化性能较未加纳米颗粒的涂层均得到了不同程度的改善.其中,添加质量分数1%的纳米SiCp对涂层组织和抗氧化性能的改善作用最为显著.纳米SiCp的加入,不仅改变了界面处的结晶形态,而且细化了熔覆层的组织.熔覆层组织的细化对提高涂层的抗氧化性能有着积极的作用.