碳化钨颗粒增强金属基复合涂层制备工艺研究及发展现状

综述了近年来国内外常用的碳化钨颗粒增强金属基复合涂层制备工艺的研究现状,包括真空熔覆、激光熔覆以及热喷涂等,着重介绍了不同工艺的特点以及所制备涂层性能的差异,并对未来的发展方向进行了展望。分析表明:碳化钨颗粒增强金属基复合涂层可以提高工件表面的硬度,改善工件的耐磨和耐蚀性能;不同的制备工艺对最终产品的性能有较大的影响,采用真空熔覆法制备的涂层在涂层结合强度、均匀性等方面相比于激光熔覆、热喷涂等方法制备的具有较大优势;对传统工艺如激光熔覆、热喷涂等的升级与改造也是一个值得关注的方向。     

合金元素对激光熔覆高熵合金涂层硬度影响的研究进展

激光熔覆技术采用高能量密度的激光作为工艺的能量来源,能够对工件表面进行改性和修复,显著地改善了基体的表面力学性能,从而有效地延长了产品的生命周期。激光熔覆是制备高熵合金的典型工艺之一,采用该技术并且添加合适的合金元素可以制备具备卓越性能的高熵合金涂层。为清晰地阐明加入元素后增强激光熔覆高熵合金涂层硬度的作用机制,首先综述了目前国内外在激光熔覆过程中加入常见元素所制备的高熵合金涂层硬度性能的研究现状,其中高熵合金有特殊的“4种效应”,对金属间化合物有促进作用,其内部微观结构一般为FCC、BCC或者HCP等固溶相,通常通过固溶强化、沉淀强化和分散强化来强化,并且激光熔覆法会使高熵合金涂层快速冷却,从而显著改善合金的力学性能。其次,分析了金属与非金属两大类元素对激光熔覆制备高熵合金涂层硬度强化的机理,总结了金属元素与非金属元素的添加对高熵合金涂层硬度的影响规律。最后,针对激光熔覆制备高熵合金涂层硬度性能的改进,总结出了有效的方法,并对其未来发展进行了展望。研究结果揭示了激光熔覆高熵合金涂层硬度强化的理论基础,为该领域的进一步发展提供了理论依据。     

激光熔覆制备金属表面非晶涂层研究进展

本文简要介绍非晶合金的结构和性能,以及传统制备块体非晶合金方法的局限性。结合激光熔覆技术的特性,重点综述在金属材料基体表面上利用激光熔覆技术制备Fe基、Zr基、Ni基、Cu基和其他非晶涂层的研究现状,以及激光制备工艺参数、微合金化元素种类和含量、增强相等因素对激光熔覆非晶涂层的影响。最后,指出利用激光熔覆技术制备非晶涂层的成分设计和控制、激光熔覆工艺的设计和优化、激光熔覆非晶涂层的基础理论研究等方面存在的主要问题和今后的发展方向。     

高熵合金激光熔覆涂层的研究进展

高熵合金熔覆涂层结构简单,性能优异,易于制备,是目前高熵合金研究的热点。通过成分设计、元素添加、制备工艺优化等方法,可以显著提高高熵合金熔覆层质量,强化基材性能,获得满足工程应用的高熵合金涂层的有效途径。从元素含量、增强相、热处理工艺等3个方面阐述其对高熵合金涂层微观组织和性能的影响,并进一步分析激光熔覆制备高熵合金目前存在的问题,展望了其未来的研究重点。     

激光熔覆高熵合金涂层的研究进展

高熵合金涂层具有的良好热稳定性、耐高温性能使其成为高温涂层科学领域一个新的研究热点。激光熔覆技术制备高熵合金涂层的方法是获得其优越性能的制备方法之一。本文主要从涂层成分设计、组织结构、退火工艺与性能、耐高温氧化性能以及其他性能等方面综述了激光熔覆技术制备高熵合金涂层的最新研究成果,分析了当前激光熔覆技术制备高熵合金涂层存在的问题,提出了应从组元设计、基础理论、性能规律及加工工艺等方面完善科学研究体系,以期制备出性能优异的高熵合金涂层。     

激光熔覆涂层的研究进展

激光熔覆层具有许多优点,未来具有良好的应用前景.为此,从普通涂层、复合涂层以及非晶化涂层等方面,综述了激光熔覆涂层的研究进展.结合目前熔覆涂层存在的质量问题,指出了未来激光熔覆涂层研究的主要方向.     

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。     

激光熔覆制备硬质颗粒增强镍基合金复合涂层的研究进展

为了满足不同的工况,许多工程部件需具备良好的表面性能,例如:较高的硬度、良好的耐磨性能和耐腐蚀性能等。可以通过在普通材料表面熔覆合金粉末来达到改善表面性能的效果。激光熔覆制备的涂层具有优良的附着力、良好的微观结构、较小的热影响区和优异的力学性能等特点。常用的激光熔覆方法主要包括预置法和同步送粉法。常用的熔覆材料主要分为三个体系,即:Fe基、Co基和Ni基。Fe基粉末制备的涂层具有较高的硬度和较好的耐磨性,并且价格较为便宜。但是,Fe基涂层在制备过程中容易出现较多的缺陷,从而导致涂层的性能和可靠性下降。Co基涂层具有良好的耐高温性和耐腐蚀性,但是力学性能较差,价格极为昂贵,不适用于大范围的工业生产。Ni基涂层具有较好的耐磨性能、良好的韧性和较好的润湿性能,价格较为经济,有广阔的应用前景。近年来,许多研究人员专注于Ni基涂层强化的研究。目前,常用的Ni基涂层的强化方法主要包括调整激光熔覆的工艺参数和向Ni基涂层中加入硬质相或适当的元素来改善涂层的性能。很多研究人员专注于改善Ni基合金粉末的成分,即向Ni基粉末中加入硬质相或者合适的元素来提高Ni基涂层的性能。向Ni基涂层中加入的主要硬质相颗粒包括WC、NbC、TiC、TaC和VC等。一些研究人员通过加入化合物合成元素,在激光熔覆的过程中通过原位反应的方法来生成一些碳化物强化相。比如:通过加入纯Nb粉或Nb2O5与石墨粉原位生成NbC;加入纯Ti粉和石墨粉原位反应生成TiC。一些研究人员通过添加某单一元素来提高涂层的性能,如:Nb、Ti、Al、Ta等。此外,还有一些学者研究了稀土元素对涂层性能的影响。激光熔覆方法制备的Ni基合金涂层具有较高的结合强度、较好的耐腐蚀性和优异的耐磨性,在工程上具有广阔的应用前景。改进合金粉末的成分,可以进一步提高涂层的力学性能。本文综述了硬质颗粒增强镍基合金复合涂层的研究进展,指出了硬质颗粒增强镍基合金涂层需进一步解决的问题,并展望了其应用前景。     

激光熔覆制备Al65 Cu20 Cr15准晶态合金及其类似相的研究

研究了以45＃钢基体表面激光熔覆准晶态Al65Cu20Cr15粉末制备准晶及其类似相涂层过程中，激光功率和扫描速度对激光熔覆涂层相结构的影响。实验结果表明：由于激光切率和扫描速度的变化，基体材料对熔覆涂层的稀释程度发生改变；随着激光熔覆稀释率的增加，熔覆层的相结构依次为β＋i,β d,β,β Fe；激光熔覆粉末所制备的涂层结构致密，无孔隙和裂纹；涂层的表面显微硬度及摩擦系数等力学性能也因涂层相结构的不同而有所差异。     

铁碳合金表面激光熔覆的研究进展

激光熔覆技术具有加热速度快、熔覆过程中产生的热影响区小、基体表面温度低等优点,因此能够较好地保证零部件的尺寸精度,近年来发展成广泛应用的表面改性技术。激光熔覆技术对涂层粉末以及基材选择要求不高,因此广泛应用于不同种类基体材料的再制造修复。从铁碳合金材料出发,分别对激光熔覆技术在改善铸铁、碳钢及合金钢材料的力学性能、耐磨性、耐蚀性、抗热疲劳性等方面的应用进展和存在的问题及对策进行了分析,阐明了工艺参数、材料成分以及工件的预热或后处理对制备高质量大熔覆层组织和性能的影响规律,最后指出了激光熔覆技术在目前研究中存在的问题并对其未来发展方向进行了展望。     

大厚度热障涂层制备技术的研究进展

大厚度热障涂层的制备是现阶段研究的热点.综述了国内外厚涂层制备技术的研究现状,介绍了热喷涂和激光熔覆技术在大厚度热障涂层制备方面的探索情况,并阐述了激光多层熔覆热力耦合数值模拟的研究现状.     

硅钢表面激光熔覆高硅涂层对性能的影响

用Nd:YAG脉冲激光在低硅钢表面制备激光熔覆高硅涂层,研究了激光熔覆高硅涂层样品的组织和磁性能.结果表明,制备出的激光熔覆高硅涂层组织致密、无气孔和裂纹,且与基体有良好的冶金结合.经激光熔覆后硅钢表面存在熔覆区、界面结合区和热影响区.熔覆区的显微组织不均匀,随着与结合界面距离的增加,由柱状晶变为树枝晶,最终过渡到表层的细小树枝晶组织.熔覆层与基体之间的结合界面为平面晶组织,热影响区为马氏体组织.熔覆涂层的显微硬度远高于低硅钢基体,其主要原因是涂层具有较高的Si含量,涂层中的α-Fe和γ-Fe双相组织也导致了硬度的提高.激光熔覆高硅涂层硅钢样品经扩散退火后具有室温铁磁性,Si含量的提高使其室温直流磁性能优于原始低硅钢.     

42SiMn表面激光熔覆SiC纳米陶瓷涂层试验研究

采用激光熔覆工艺 ,在 4 2SiMn表面制备了纳米SiC陶瓷涂层 ,对涂层的成分、物相、微观组织等进行了分析。结果表明 ,选用合理的工艺参数 ,利用激光熔覆可以得到质量较好的纳米SiC陶瓷涂层 ,但SiC晶粒尺寸有所长大 ,且熔覆过程中有分解反应 ,产生纳米Si与C。     

钛合金表面三种预涂材料的激光熔覆研究

为提高钛合金的表面耐磨性能,分别以NiCrBSi、NiCrBSi B4C和B4C Ti三种材料体系为预涂粉,在Ti-6Al-4V表面涂覆不同厚度的预涂层,采用CO2激光器进行激光熔覆工艺研究.在相同激光熔覆工艺条件下,对不同材料体系的涂层质量进行观察与分析,确认NiCrBSi B4C材料涂层是三种材料体系中最好的.在激光熔覆过程中,NiCrBSi B4C材料中的B4C和Ti发生反应,原位生成增强相,对涂层有强化作用.而且,NiCrBSi的加入控制了原位反应的剧烈程度,减少裂纹和气孔,保证了涂层质量.     

激光熔覆镍基碳化钨涂层的研究进展

激光熔覆是以高能量密度的激光束为热源在基体表面熔覆材料实现熔覆层与基体的冶金结合以到达改性或修复目的的技术.通过激光熔覆技术制备的镍基碳化钨涂层由于其具有较高的硬度以及优异的耐磨损、耐腐蚀特性,在工业领域应用广泛.首先介绍了镍基碳化钨涂层的特点与性能;之后从工艺参数、WC含量、加入纳米WC颗粒3个方面对影响镍基碳化钨涂...     

合金元素对激光熔覆高熵合金涂层影响的研究进展

激光熔覆能够实现对能量和品质的精确控制,对基体的热影响小,涂层稀释率低,并与基体形成冶金结合,是目前制备涂层的常用手段。相比于块体材料,涂层的应用减少了材料的浪费,更符合环保理念。采用激光熔覆技术制备高熵合金涂层是近年来高熵合金领域的主要热点之一。由于高熵合金的"鸡尾酒效应",主元元素的选择对涂层性能起着决定性的作用。因此本文主要介绍激光熔覆制备高熵合金涂层时合金元素主元对其相形成规律以及耐磨、耐腐蚀、抗氧化等性能的影响。重点介绍了高熵合金中常用主元元素Fe、Cr、Mn、Al、Ti、Co、Ni几种金属主元和C、N、B、Si四种非金属主元的影响规律,结果表明,通过宏观和微观的合金化可以改变高熵合金相的组成及结构,从而改善材料的性能。最后还对激光熔覆高熵合金涂层的应用前景以及未来研究的方向进行了展望。     

激光熔覆制备高熵合金涂层耐磨性研究进展

机械零部件的摩擦磨损主要发生在材料表面,约有80%的零件工作失效是由表面磨损造成的。摩擦磨损增加了材料和能量的损耗,降低了可靠性和安全性。使用激光熔覆技术在基体表面制备高熵合金涂层的方法,能够使涂层与基体实现良好的冶金结合,以达到提升表面耐磨性能的目的。影响高熵合金涂层耐磨性的因素主要有涂层材料的力学性能,如硬度、塑性和韧性;熔覆过程中产生的缺陷,如表面粗糙不平、气孔和裂纹;摩擦工况,如高温环境和腐蚀环境。本文分析总结了激光熔覆高熵合金涂层的耐磨性影响因素及强化机制。首先,阐明了激光工艺参数(激光功率、激光扫描速度、光斑直径)和后处理工艺(热处理和轧制)对涂层质量及性能的影响;其次,概述了组元元素选择、高温环境和腐蚀环境对涂层耐磨性的影响;最后,对激光熔覆技术制备高熵合金涂层存在的问题进行归纳分析,并对未来的发展趋势进行了展望,如基于远平衡态的材料设计理论研发新材料、利用电场-磁场协同或激光-超声振动复合等新工艺提升涂层耐磨性等。     

激光熔覆制备高熵合金涂层耐磨性研究进展

机械零部件的摩擦磨损主要发生在材料表面,约有80%的零件工作失效是由表面磨损造成的。摩擦磨损增加了材料和能量的损耗,降低了可靠性和安全性。使用激光熔覆技术在基体表面制备高熵合金涂层的方法,能够使涂层与基体实现良好的冶金结合,以达到提升表面耐磨性能的目的。影响高熵合金涂层耐磨性的因素主要有涂层材料的力学性能,如硬度、塑性和韧性;熔覆过程中产生的缺陷,如表面粗糙不平、气孔和裂纹;摩擦工况,如高温环境和腐蚀环境。本文分析总结了激光熔覆高熵合金涂层的耐磨性影响因素及强化机制。首先,阐明了激光工艺参数(激光功率、激光扫描速度、光斑直径)和后处理工艺(热处理和轧制)对涂层质量及性能的影响;其次,概述了组元元素选择、高温环境和腐蚀环境对涂层耐磨性的影响;最后,对激光熔覆技术制备高熵合金涂层存在的问题进行归纳分析,并对未来的发展趋势进行了展望,如基于远平衡态的材料设计理论研发新材料、利用电场-磁场协同或激光-超声振动复合等新工艺提升涂层耐磨性等。     

激光熔覆制备高熵合金涂层耐磨性研究进展EI北大核心CSCD

机械零部件的摩擦磨损主要发生在材料表面,约有80%的零件工作失效是由表面磨损造成的。摩擦磨损增加了材料和能量的损耗,降低了可靠性和安全性。使用激光熔覆技术在基体表面制备高熵合金涂层的方法,能够使涂层与基体实现良好的冶金结合,以达到提升表面耐磨性能的目的。影响高熵合金涂层耐磨性的因素主要有涂层材料的力学性能,如硬度、塑性和韧性;熔覆过程中产生的缺陷,如表面粗糙不平、气孔和裂纹;摩擦工况,如高温环境和腐蚀环境。本文分析总结了激光熔覆高熵合金涂层的耐磨性影响因素及强化机制。首先,阐明了激光工艺参数(激光功率、激光扫描速度、光斑直径)和后处理工艺(热处理和轧制)对涂层质量及性能的影响;其次,概述了组元元素选择、高温环境和腐蚀环境对涂层耐磨性的影响;最后,对激光熔覆技术制备高熵合金涂层存在的问题进行归纳分析,并对未来的发展趋势进行了展望,如基于远平衡态的材料设计理论研发新材料、利用电场-磁场协同或激光-超声振动复合等新工艺提升涂层耐磨性等。     

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。