激光堆焊接头组织和性能研究

利用激光堆焊方法可以在基体表面获得一层高厚度、高性能的合金堆焊层。通过在45^#钢上进行激光堆焊工艺试验．就激光自动送丝堆焊的基本工艺过程进行研究,比较不同堆焊条件下的组织性能,探索激光堆焊的特性。与氩弧堆焊相比．激光堆焊过渡区狭小,激光堆焊层显微组织随比能量Es增加而逐渐变粗大;堆焊层组织明显细化,硬度提高70％;与高速钢相比．激光堆焊层体现出良好的抗磨性能,比高速钢的耐磨性高42．6％。     

基于绿色再制造的多层激光送丝堆焊

作为再制造工程的关键技术之一的激光送丝堆焊技术,在重要零件的修复中起到独特的作用,本文通过在45号钢上用大功率CO2 激光束和自动送丝机构进行激光堆焊工艺试验研究,就这一技术的特点、工艺控制方法以及组织性能等方面做了考察,结果显示:优化的工艺范围为比能量Es=100-130J/mm2、送丝速度应高于激光扫描速度(ΔV=1.5~2.5 mm/s);与氩弧堆焊相比激光堆焊层组织明显细化,硬度提高70%,过渡区狭小,激光堆焊层显维组织随Es增加而逐渐粗大,同时,热影响区易出现过热组织;激光堆焊层体现出良好的抗磨性能,比高速钢的耐磨性提高42.6%。     

激光堆焊单道Co基合金与WC混合粉末的性能研究

为了提高低碳钢表面的耐磨性能,采用CO2激光堆焊系统,将Co基合金与WC混合粉末(WC的质量分数为0~0.47)用单道堆焊于低碳钢表面。利用X射线衍射仪、能谱分析仪、扫描电子显微镜、激光显微镜、维氏硬度计和耐磨试验机对单道堆焊层的相结构、显微组织、维氏硬度、耐磨性和裂纹敏感性进行了比较分析。结果表明,这种堆焊方法的堆焊层均为亚共晶组织,且未分解WC弥散分散在Co基合金的基体上;堆焊层的维氏硬度均随WC含量的增加而增加。该方法具有较低的裂纹敏感性。     

激光堆焊单道Co基合金与WC混合粉末的性能研究

为了提高低碳钢表面的耐磨性能,采用CO2激光堆焊系统,将Co基合金与WC混合粉末（WC的质量分数为0~0.47）用单道堆焊于低碳钢表面。利用X射线衍射仪、能谱分析仪、扫描电子显微镜、激光显微镜、维氏硬度计和耐磨试验机对单道堆焊层的相结构、显微组织、维氏硬度、耐磨性和裂纹敏感性进行了比较分析。结果表明,这种堆焊方法的堆焊层均为亚共晶组织,且未分解WC弥散分散在Co基合金的基体上;堆焊层的维氏硬度均随WC含量的增加而增加。该方法具有较低的裂纹敏感性。     

激光重熔对浇铸及CMT堆焊巴氏合金组织的影响

在工业领域中，通过铸造所制备的巴氏合金往往存在缺陷。为了探究如何减少巴氏合金在组织和性能上的缺陷，对比了通过传统浇铸和冷金属过渡焊接(CMT)两种方法在20钢基体上所制备巴氏合金层的组织和性能，并在其表面进行了激光重熔试验。利用金相显微镜、扫描电镜、能谱仪以及维氏硬度计等仪器检测了浇铸、堆焊巴氏合金和重熔巴氏合金层的组织和硬度，通过对比分析可知，CMT堆焊层组织较浇铸层更细，与钢基体的冶金结合更强。激光重熔在细化晶粒、消除粗大组织的同时，未产生偏析、气孔等缺陷。不同激光功率对于巴氏合金层的组织和性能影响各不相同，激光功率分别为300 W和500 W时，堆焊、浇铸试样的重熔层硬度达到最大值35.16 HV_0.025和36.92 HV_0.025。激光重熔对巴氏合金组织和性能的强化效果显著，对于滑动轴承的研究有着巨大的工程应用价值和发展前景。     

过渡合金层对激光多层送丝堆焊层组织性能的影响

采用灰铁基体材料,住小预热情况下通过增加Ni Re过渡合金熔覆层,再选用专用高硬度的合金焊丝进行激光送丝堆焊试验;分析堆焊过程物相变化,探索过渡合金对高硬度厚层堆焊裂纹倾向的影响规律,寻找高硬度厚层堆焊情况下防止裂纹产生的工艺方法。堆焊采用自制专用自动送丝机构,用Thermoatl-SCINTAGX’TRAX射线衍射仪和Thermo Noran VANTAGE-ESI能谱分析堆焊层物相组成。     

激光熔覆与堆焊层成分稀释度的对比研究

测定了用激光熔覆，等离子堆（喷）焊，火焰堆焊三种方式在１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ基体上熔焊钴合金强化层时，其熔层基体成分稀释的稀释率。结果表明：激光熔层的稀释率最小。在保证与基体良好冶金结合的条件下，激光熔层还具有组织细密、晶粒高度的特点，其熔层硬度、抗蚀、抗磨抗磨性能均大大高于等离子喷焊和火焰堆焊层。     

H13钢表面激光熔覆层稀释率及强化效果研究

为了改善H13钢的表面性能,利用YLS-4000型光纤激光器在H13钢表面熔覆镍基涂层,采用正交试验法,对不同工艺下的熔覆层表面形貌、几何参量、稀释率、微观组织、显微硬度进行了检测分析。结果表明,激光功率最小而送粉速率最大时（P=1800W,v_f=1.0g/s）表面凹凸不平;激光功率和扫描速率最大时（P=2200W,v_s=25mm/s）表面出现裂纹;当稀释率η < 10%时,熔覆区平均硬度（大于800HV）为基体硬度（246HV）的3倍以上,强化效果显著;当稀释率η>25%时,熔覆区下部受熔化基体的稀释作用硬度较低;稀释率随着激光功率与扫描速率的增加而增加,随着送粉速率的增加而降低。通过调整工艺参量可获得表面平整光滑、组织致密、强化效果显著的熔覆层。     

低合金高强钢激光填丝焊接工艺稳定性及组织性能研究

试验采用激光填丝焊接方法对低合金高强钢进行焊接,利用高速摄像研究了激光功率、送丝速度和离焦量等工艺参数对焊接过程稳定性的影响,并以优化的工艺参数获得了良好的焊接接头。结果表明：减小激光功率或增加送丝速度都能降低气孔率;当离焦量为0 mm时,气孔率最低。焊接稳定性依赖于熔滴过渡模式,当熔滴过渡模式为液桥过渡时,激光填丝焊接稳定性得到改善。激光填丝焊接接头的丝材熔化区为奥氏体和马氏体双相组织,激光作用区为马氏体单相组织,激光区显微硬度高于丝材熔化区。     

热作模具钢表面激光堆焊耐磨合金层的研究

本文主要通过在H13钢上用大功率CO_2激光束进行堆焊,阐述了激光堆焊工艺变化对堆焊组织和性能的影响,在本试验条件下,得到了高密度弥散金属化合物组织的激光堆焊层,平均硬度为HV800,与基体呈冶金结合,耐磨性比H13模具钢提高149%。     

激光熔覆工艺参数对金属成形效率和形状的影响

针对激光熔覆再制造装备零件的快速高效熔覆成形及其控形问题,采用1kW全固态激光器和铁基合金粉末进行了不同激光线能量和送粉量下单道熔覆对比实验,研究了激光功率、激光扫描速度和送粉量等主要工艺参数对熔覆线形状尺寸和金属成形效率的影响.结果表明:熔覆线的宽度是光斑直径、激光功率、激光扫描速度和送粉量的函数,随激光功率增加和激光扫描速度降低,熔宽增加;随送粉量增加熔高增大.成形效率随工艺参数变化具有复杂的变化趋势,随激光线能量增加和送粉量增加,成形效率一般增高.在合适的参数范围内,需要对工艺参数进行优化以获得较高的成形效率.     

激光功率对铜基粉末冶金摩擦材料微观组织及性能的影响

为提高铜基粉末冶金摩擦材料的综合性能指标,研究了宽带激光表面改性功率对摩擦材料微观组织及性能的影响.采用扫描电镜、X射线衍射仪对微观组织进行了表征,采用硬度计、摩擦磨损试验机等仪器对性能进行了测试.结果表明:在扫描速度150mm/min条件下,当激光功率低于1300W时,α-Cu的相对含量没有太大变动,随着激光功率的增加,摩擦材料中α-Cu聚合体边缘溶解加剧,大块聚合态α-Cu细小化,铜基粉末冶金层密度、硬度逐渐增加,耐磨性增强,摩擦系数提高.当激光功率超过1300W后,α-Cu的相对含量开始减少.α-Cu在有液相存在的条件下开始聚合生长变大.铜基粉末冶金层密度、硬度较快降低,磨损开始加剧,摩擦系数变大.     

镍-磷-纳米氧化铝化学镀层的激光热处理及其摩擦磨损性能

用化学镀技术在中碳钢基片上制备镍-磷-纳米氧化铝复合镀层,并用CO2激光在多种扫描速度及功率密度下对镀层进行热处理.采用能谱(EDS),扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射(XRD)、划痕实验和球盘式摩擦磨损实验对镀层的成分、结构形貌、结合力和摩擦学性能等进行表征,并考察工艺参数对镀层结构和耐磨性能的影响.结果表明,激光热处理后镀层由非晶态变为晶态,析出Ni和Ni3P相,而Al2O3仍呈非晶态;镀层硬度因相变硬化而显著提高,表面粗糙度增加和相结构的改变导致摩擦系数上升,镀层结合力小幅度下降,其主要磨损机制为磨粒磨损.在扫描速度1.5~3.0 m/min,激光功率密度5.0~8.3 kW/cm2范围内,镀层硬度高、耐磨性能优异,最低磨损率为1.21×10-5mm3/(N·m).     

激光淬火工艺参数对层深及硬度影响敏感性研究

为了了解激光功率和扫描速度变化对淬火层深和表面硬度影响的敏感性,从实验和理论模拟两方面开展了相关研究.在满足激光输入能量相等的条件下,采用按相同倍率提高激光功率或降低扫描速度的方法,研究淬火层深和表面硬度的相应变化.研究结果表明,按相同倍率改变激光功率或扫描速度均会对层深产生明显影响,而激光功率变化的影响更大;但仅改变激光功率或扫描速度不会对表面硬度产生很大影响,相对而言,扫描速度变化对表面硬度的影响略大一些.进一步通过对激光扫描温度场及加热、冷却速度的理论模拟,对上述研究结果做出了合理的理论解释.     

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.     

进给距离对激光-电复合熔覆层组织及性能的影响

本文采用“激光-电复合丝材熔覆”的方法对机械零件进行修复工艺研究。采用630不锈钢丝材在45#钢表面进行多道单层熔覆实验,研究不同进给距离对熔覆层宏观形貌、微观组织、显微硬度和耐磨损性能的影响。结果表明：随着进给距离的增加,熔覆层与基体结合面变的凹凸不平,熔覆层表面均有杂质小颗粒,熔覆层厚度减小,微观组织为混乱的等轴晶,熔覆层的平均硬度在200 HV上下浮动,摩擦系数呈现先降低后上升的趋势,磨损量与摩擦系数呈现正相关关系,观察其磨痕形貌其磨损形式主要为疲劳磨损和黏着磨损,当前实验条件下进给距离为1.2 mm时,耐磨性能最佳。     

激光熔覆工艺参数对Fe W B熔覆层质量的影响

采用激光熔覆技术在65Mn钢表面熔覆FeW B三元硼化物熔覆层。通过单道熔覆与单层多道熔覆实验,探究激光功率、扫描速度、送粉速率、搭接率对熔覆层质量的影响,获得优化激光工艺参数组合。并通过光学显微镜、X射线衍射仪和维氏硬度计对熔覆层进行分析。结果表明:工艺参数对熔池高度与熔池宽度的影响程度由小到大排列为:送粉速率、扫描速度、激光功率,对维氏硬度的影响程度由小到大排列为:扫描速度、送粉速率、激光功率。获得的最优工艺参数组合为:激光功率800W,扫描速度3mm/s,送粉速率4 g/min,搭接率50。此时熔覆层的维氏硬度均值为7579 HV,是基材的35倍。熔覆层与基材冶金结合良好,其微观组织由枝状晶、胞状晶和柱状晶组成。     

激光表面重熔300M超高强度钢的组织及腐蚀行为

采用光纤激光器对300M超高强度钢进行激光表面重熔处理,分析了不同激光功率和扫描速率下重熔表面的显微组织、硬度以及电化学腐蚀行为。结果表明:表面重熔区域的显微组织主要由马氏体以及残余奥氏体组成;扫描速率越大,显微硬度越高,显微硬度的均值约为704HV;激光重熔后,材料表面的自腐蚀电位正移,腐蚀电流密度下降;在激光功率为300W和扫描速率为33mm/s条件下得到的重熔层的耐蚀性最好。