激光立体成形Ti-25V-15Cr合金的阻燃性能研究

本研究针对激光立体成形 Ti-25V-15Cr合金的阻燃性能展开,采用直流电弧激发燃烧法测试其阻燃性能并与锻造Ti40合金进行比较,在此基础上,基于二者原始组织分析、燃烧产物的观察与分析揭示其阻燃机理。结果表明,激光立体成形Ti-25V-15Cr合金的燃烧速率略低于锻造Ti40合金。燃烧后各区域组织分析结果表明,激光立体成形Ti-25V-15Cr和锻造Ti40合金燃烧产物区均由Ti的氧化物、V的氧化物以及基体组成,Ti-25V-15Cr燃烧产物区氧化物面积略小于锻造Ti40合金,同时燃烧热影响区的晶界和亚晶界处发现明显的V、Cr元素的偏聚。激光立体成形Ti-25V-15Cr合金中局部枝晶组织以及亚晶粒的形成增加了微观结构的缺陷,在受热条件下使得V、Cr元素的扩散能力增强,是其抗燃烧性能略优于锻造Ti40合金的原因。     

不同类型激光器对激光多层沉积Ti-35V-15Cr合金显微组织及性能的影响

目的 探讨半导体激光器与CO2激光器对激光多层沉积合金显微组织及性能的影响机理。方法 以充分混合的Ti、V、Cr粉末为原料,于预先打磨后的Ti-6Al-4V基板上使用CO2和半导体两种激光器进行激光多层沉积Ti-35V-15Cr,通过光学显微镜和扫描电镜、激光点火法、显微硬度测试和Jmat-Pro软件计算分别评价不同激光器下沉积试样的显微组织特点、抗阻燃性能对比和组织形成机理分析。结果 半导体激光器与CO2激光器沉积的试样显微组织存在很大差别,前者为全等轴组织,等轴晶平均尺寸为100 μm,晶粒大小与形状基本一致,沉积区与基材之间的过渡区域存在平均宽度为200 µm、长度为526 µm、长宽比为2.6的类等轴晶,通过扫描电镜观察发现在部分等轴晶内部存在亚晶结构;后者主要为平均尺寸120~200 µm的柱状晶组织,沉积试样顶部为平均直径为52 µm的细小等轴晶,通过扫描电镜观察发现枝晶偏析组织,枝晶间的距离为5~10 µm。抗阻燃性方面,半导体激光器制备的Ti-35V-15Cr试样的抗阻燃性能略优于CO2激光器制备的Ti-35V-15Cr试样,平均显微硬度前者为375HV,后者为363HV。结论 由于激光多层沉积Ti-35V-15Cr对半导体激光器与CO2激光器产生的激光吸收率不同而使二者形成完全不同的显微组织,由半导体激光器制备的Ti-35V-15Cr试样显微硬度更高、抗阻燃性能更好。     

激光熔覆成形Ni基合金层的研究

采用同轴送粉式激光熔覆工艺对Ni基合金粉末进行单道单层、单道多层及多道多层熔覆成形实验.结果表明:所形成的熔覆层与基体为冶金结合;内部组织由大量的枝晶和等轴晶构成且组织均匀、致密;熔覆层硬度最高达771HV0.2,为基体材料硬度的3～4倍.耐磨性显著提高;熔覆层内部无气孔出现,局部存在少量微观裂纹.     

基于单点熔覆的TC4合金激光沉积成形试验

为了研究激光沉积成形对TC4钛合金组织和质量的影响,进行了基于单点熔覆沉积成形熔池凝固试验。对激光熔池的形貌和微观组织进行了研究,并对微观组织进行了成分偏析和显微硬度的检测。结果表明,熔凝组织呈典型的快速凝固现象,不存在微观组织元素偏析,晶粒主要由柱状晶组成,随功率增大,有向等轴晶转化趋势;较高的激光功率或较长扫描时间是形成良好成形组织的基础,晶粒生长大小受温度影响较大,生长方向则由温度梯度影响;熔凝组织硬度高于基体,而随功率或扫描时间增加,熔凝组织硬度减小。     

激光熔覆成形致密金属零件试验研究

利用基模CO2激光器进行了单道无搭接熔覆成形Ni25材料试验,获得了致密金属零件,对成形件组织进行了分析研究。得出结论,利用该技术,完全可以获得组织致密、层间形成良好冶金结合、无内部缺陷的工件。     

Cr12MoV模具钢的激光熔覆

利用不同的激光工艺参数对Cr12MoV模具钢表面进行熔覆试验，探讨了熔覆层裂纹和气孔产生的趋势和工艺参数对熔覆层深度的影响，研究了表面微观硬度的分布及其原因、熔覆层耐磨性能的提高幅度以及组织结构的变化。结果表明，采取适当工艺措施，可以完全消除熔覆层的气孔，减少横向裂纹；表面硬度在不同程度上都得到提高，硬度峰值出现在次表层；激光熔覆层的耐磨性能可以提高47％－76％；微观结构是由平面晶和枝晶构成的共晶组织，并有多种合金相分布在枝晶间。     

Cr元素含量对TC21钛合金表面激光熔覆Ni-Al涂层组织与性能的影响

目的研究Cr元素含量对TC21钛合金表面激光熔覆Ni-Al涂层组织与性能的影响,改善其表面性能。方法利用激光熔覆技术在TC21钛合金表面制备不同Cr含量的Ni-Al涂层,采用带有能谱仪(EDS)的扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对熔覆层的显微组织、物相组成进行分析,采用显微硬度计和材料表面性能综合测试仪测试熔覆层的硬度分布和耐磨性能。结果熔覆层表面质量良好,未添加Cr元素时,熔覆层主要由Ni(Al,Ti)、Ni_2AlTi、Ti Ni等物相组成;添加Cr元素后,熔覆层中有α-Cr沉淀相析出,并且随着Cr元素含量的逐渐提高,Ti Ni、Ni_2AlTi、α-Cr等物相的相对含量逐渐增加。熔覆层主要由Ni(Al,Ti)枝晶组织与其周围呈网状分布的Ti Ni、Ni_2AlTi、α-Cr晶间组织构成。熔覆层的显微硬度均提高到基体的2倍左右,Cr元素对提高Ni-Al涂层显微硬度的影响不大,但能使其显微硬度波动减小,趋于平稳,熔覆层的韧性随着Cr元素含量的增加而不断提高。当Cr元素添加量为20%(原子数分数)时,耐磨性最好,约为基体的2.948倍。结论 Cr元素的添加,有利于熔覆层中α-Cr相的析出和Ti Ni/Ni_2AlTi共晶组织的生成,能有效降低熔覆层的室温脆性,提高塑韧性及耐磨性能。     

硼含量对激光熔覆沉积TC4钛合金显微组织与力学性能影响

基于航空航天领域对高比强度、耐高温以及耐磨损钛合金材料的迫切需求,本文采用激光熔覆沉积(Laser Cladding Deposition, LCD)技术制备出含硼(B)的TC4钛合金复合材料,并研究了B元素含量对其显微组织和力学性能的影响。结果表明,随着B元素含量增加,可以显著降低LCD成形TC4钛合金的晶粒尺寸,其晶粒尺寸从1294μm降低至28.6μm,在硼元素作用下也逐渐弱化了LCD技术导致的柱状晶现象;当B含量较低时,TC4钛合金LCD成形过程中生成的TiB主要在原始β晶界处富集,随着B元素含量增加,针状TiB逐渐在晶粒内部析出。在LCD成形TC4钛合金复合材料性能方面,随着B含量增加,合金的硬度与强度也逐渐增大,显微硬度从313.23 HV增大至359.24 HV,抗拉强度由848 MPa增加至1119.5 MPa,提升了32.02%。本文研究为增材制造复杂结构高性能钛基合金构件在航空航天领域的应用提供理论支撑。     

镍-青铜合金激光熔覆成形工艺研究

利用激光熔覆成形技术制备镍-青铜合金,成形件表面平整无变形.显微组织为细小而致密的柱状晶.对不同激光功率、离焦量和供粉量条件下显微组织和显微硬度的变化进行了研究,确定了优化的工艺参数.显微硬度分布在160-180 HV0.2之间,能谱分析和X衍射分析表明成形件成分均匀无偏析.     

激光熔覆工艺参数对熔覆层组织和性能的影响

在45钢表面进行激光熔覆WC-12Co合金涂层的试验,利用SEM对熔覆层的微观组织进行了分析,测试了熔覆层的显微硬度.结果表明,激光工艺参数对熔覆层的组织和硬度有很大影响,随能量密度的增加,熔覆层的显微硬度降低.激光功率不同,对流作用不同,激光功率较大,熔池中合金元素的分布比较均匀.     

Ti-35V-15Cr-Si-C合金退火过程中组织演化行为

采用不同的分析测试方法对Ti-35V-15Cr-x Si-y C合金不同退火和固溶温度下组织形态和相结构演变进行了研究。结果表明,Ti-35V-15Cr-xSi-yC合金在900℃以下退火,退火组织的晶界中的小晶粒增多,但长大趋势不明显,不同退火温度条件下,合金组织差别不大。当退火温度超过900℃,晶界小晶粒开始明显长大,合金组织形态发生明显变化。合金组织中有4种析出相:球状颗粒的Ti_2C、鸡爪型的(TiV)C、点状颗粒的Ti5Si3以及少量的针状α相。鸡爪型(TiV)C开始溶解的温度范围为950~1000℃;点状颗粒Ti_5Si_3开始溶解的温度范围为1000~1050℃。在1200℃的高温条件下,球状Ti_2C发生部分溶解。     

激光熔化沉积AlSi10Mg成形特性及力学性能

目的研究激光熔化沉积Al Si10Mg铝合金的成形特性及力学性能。方法以颗粒度45～105μm的Al Si10Mg粉末为材料,6061铝合金为基板,利用光纤激光器在充氩舱内分别进行单层单道、竖直薄壁单墙体与倾斜薄壁墙体的成形试验。测试单墙体的抗拉强度与延伸率,并通过扫描电子显微镜和光学显微镜对微观组织形貌进行分析。结果单层单道沉积层高度与激光扫描速度负相关,与送粉速度成线性正相关;而沉积层宽度与扫描速度负相关,与激光功率正相关。沉积单墙体时,沉积前10层最不稳定,墙体厚度低于后续层的厚度。为了使沉积过程稳定,墙体不塌陷,通过激光功率在前20层左右逐层递减,成功制备出250层(高10cm)以上的单墙体。工艺选取合适时,AlSi10Mg具有良好的成形能力,激光头角度保持竖直不变,墙体倾角60°以下可以稳定沉积。制备沉积态Al Si10Mg气孔率约3%,抗拉强度250MPa左右,延伸率5%以上,抗拉强度高于成分相似的ZL104铸件25%。微观组织内Al-Si共晶细小,没有针片状共晶组织,并且组织沿沉积方向呈现周期性变化。结论 Al Si10Mg在激光熔化沉积时具有良好的成形能力,沉积态的组织强度高于铸态组织强度。优化后的工艺可以稳定沉积制备下圆上方的变截面薄壁样件。     

ZrC增强激光熔覆CoCrNi合金熔覆层的组织及性能

本研究采用激光熔覆技术,在低碳钢表面制备了ZrC增强的CoCrNi合金涂层。研究了ZrC的不同分数(0, 1, 3, 5 wt.%)对CoCrNi基中熵合金涂层组织、硬度和耐磨性的影响。利用X射线衍射仪、扫描电镜和能谱仪分析了涂层的相组成及微观组织结构,并采用显微硬度和摩擦磨损试验对样品的硬度和耐磨性进行了测试。结果表明：熔覆层与基体形成了良好的冶金结合,没有出现明显的裂纹和及空洞等缺陷。不含ZrC的CoCrNi中熵合金涂层由单相FCC结构组成,随着涂层中ZrC的加入,涂层中的物相组成变为了FCC+ ZrC_0.7+Cr₂₃C₆+ZrO₂。涂层的晶粒得到了明显细化,实现了晶界强化、固溶强化和弥散强化(Orowan)的共同作用,形成的碳化物Cr₂₃C₆相与FCC固溶体结合形成共晶碳化物,起到了协同强化作用,有效地提高了涂层的硬度和耐磨性。然而ZrC中的Zr与空气中的杂质O结合生成的ZrO₂也对涂层的性能产生了不利影响,主要是因为ZrO₂的存在会导致涂层中颗粒分布不均匀加剧,弱化弥散强化的作用。所以当ZrC较少时,涂层的性能并未得到较好的提升,但是当涂层中ZrC含量增加到5wt.%时,涂层中析出了较多的强化相ZrC0.7能够有效的提高材料的性能,该涂层的最大硬度为651±15 HV_0.1,摩擦系数为0.161,相较于不含ZrC的涂层均有较大的提升。     

钛合金表面激光熔覆Metco45C涂层的组织研究

对钛合金表面激光熔覆Metco45C涂层的组织进行了研究。结果表明，激光熔覆区在微观结构上分为熔覆层、熔化区和热影响区。熔覆层组织为细的枝晶状组织；熔化区为树枝状和颗粒状组织。钛合金表面激光熔覆Metco45C可以实现涂层与基体之间良好的冶金结合。     

超高速与常规激光熔覆Fe基涂层微观组织及性能研究

目的 对比研究常规与超高速激光熔覆涂层的微观组织、相结构,明确涂层结构及性能间的构效关系。方法 以27SiMn为基体,分别采用常规和超高速激光熔覆技术制备Fe基涂层。采用扫描电镜(SEM)表征涂层的显微组织,用能谱仪(EDS)分析涂层的元素分布。采用X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜(OM)和电子背散射衍射(EBSD)方法分析涂层的相组成。采用显微硬度计、电化学工作站等测试涂层的硬度分布及电化学特性。结果 常规与超高速激光熔覆涂层组织致密,均无明显气孔和裂纹等缺陷。相较于常规激光熔覆涂层,超高速激光熔覆涂层的晶粒更为细小,涂层成分接近粉末设计成分,晶内和晶间Cr元素分布更为均匀。2种工艺制备的涂层均由马氏体、铁素体和M型碳化物组成,但是超高速激光熔覆涂层所含马氏体和碳化物含量更低,使其硬度低于常规激光熔覆涂层。同时,与常规激光熔覆涂层相比,超高速激光熔覆涂层的自腐蚀电位由–0.56V升高至–0.51V,自腐蚀电流密度由1.3×10^–5A/cm²显著降低至1.5×10^–7 A/cm²。结论 与常规激光...     

高速激光熔覆铁基TY-2合金组织及力学性能分析

目的 通过与激光熔覆进行对比,探究高速激光熔覆铁基TY-2合金的显微组织及力学性能.方法 采用高速激光熔覆技术在27SiMn不锈钢基体上制备铁基TY-2合金熔覆层.利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计,对熔覆层的显微组织、物相结构及力学性能进行分析测试,对比研究高速激光熔覆与激光熔覆铁基TY-2合金熔覆层的显微...     

1Cr17Ni2不锈钢表面激光熔覆层的微观组织和性能研究

在1Cr17Ni2不锈钢表在进行激光熔覆.分析了激光熔覆单道熔覆层热裂纹形成机理以及微观组织分布特征;对熔覆层多道多层搭接进行了实验,采用优化的工艺参数堆覆制造了无裂纹、气孔等缺陷的致密薄壁件试样,对试样横截面微观组织特征和硬度分布规律进行了分析.分析表明,激光熔覆组织成分均匀,组织致密、具有快速熔凝组织特征并且性能优...     

La2O3对激光熔覆Fe基合金熔覆层显微组织的影响

采用CO2激光器通过同轴送粉方式,在16Mn钢基材上制备了添加La2O3后的铁基合金熔覆层。通过扫描电镜(SEM)、能谱(EDAX)和X射线衍射(XRD)分析研究了不同稀土加入量对熔覆层组织形貌、元素分布和相组成的影响,并利用显微硬度计测量熔覆层的硬度分布,同时还研究了稀土对熔覆层夹杂物的影响。结果表明,熔覆层中的主要相组成为了(Fe,Ni),稀土的加入,细化了晶粒,净化了晶界,提高了熔覆层的硬度,并且使组织趋向均匀。