TiN含量对Ni基感应熔覆涂层组织与性能的影响

采用高频感应熔覆技术在45钢表面制备了TiN增强Ni基合金涂层,利用OM、EDS、SEM和XRD分析了涂层的微观结构和化学组成;利用显微硬度计和摩擦磨损机研究了TiN添加量对涂层硬度和耐磨性的影响。结果表明:感应熔覆Ni基涂层无裂纹、气孔等缺陷出现,与基体达到了冶金结合;涂层主要为胞状树枝晶,由γ-Ni、Ni_2B、Cr_(23)C_6、CrB等构成;Ni基涂层的硬度较高,耐磨性能良好,随着涂层中TiN含量的增加,涂层的硬度增大,耐磨性增强;与不添加TiN的Ni基涂层相比,40%TiN+Ni基涂层的最大硬度值提高了37.3%,摩擦因数降低了48.3%,摩擦磨损质量损失减小了28.0%。     

TiB2含量对Ni基感应熔覆涂层组织与性能的影响

目的采用高频感应熔覆技术,在35CrMo钢表面制备TiB_2增强Ni基涂层,并研究TiB_2添加量对Ni基涂层的组织、硬度以及耐磨性的影响规律。方法利用光学显微镜和扫描电子显微镜观察Ni基涂层的微观组织形貌。利用EDS能谱分析仪对熔覆层不同区域的显微组织进行成分分析,并结合X射线衍射仪对涂层进行物相分析。利用HXD-2000TM/LCD显微硬度计对试样的截面进行硬度测试。在MDW-100型磨损实验机上进行销盘副磨损实验,评价涂层的耐磨性。结果感应熔覆Ni基涂层无裂缝、气孔等缺陷,与基体形成冶金结合。涂层的主要物相为γ-Ni、Ni_2B、CrB、Cr_(23)C_6等。添加TiB_2颗粒后,熔覆过程中TiB_2颗粒并未发生分解。随着TiB_2添加量的增加,Ni基涂层的硬度逐渐增大,耐磨性逐渐增强,添加15%TiB_2颗粒的涂层硬度最大,摩擦系数最小。与不添加TiB_2的涂层相比,在相同的磨损条件下,添加15%TiB_2的涂层硬度提高了15.88%,摩擦系数降低了16.5%,磨损量减少了43.15%。结论 TiB_2颗粒的添加使得涂层的硬度增大,耐磨性增强。与此同时,添加15%TiB_2颗粒的涂层性能最为优异。     

原位生成TaC-NbC增强镍基激光熔覆层

以Ta2O5、Nb2O5、C和Ni60混合粉末为原料采用激光熔覆技术,在Q235钢表面制备原位生成TaC-NbC复合颗粒增强镍基复合涂层。使用X射线衍射、扫描电镜和EDS能谱,对熔覆层的显微组织和物相构成进行分析。结果表明,在适当工艺条件下,原位生成TaC-NbC复合颗粒增强镍基涂层形貌良好,涂层与基材呈冶金结合。硬度测试和摩擦磨损试验表明,熔覆层具有高的硬度（平均硬度1200 HV0.3）和良好的耐磨性,与纯Ni60熔覆层相比,其摩擦质量损失仅为纯Ni60熔覆层的31%。分析认为,熔覆层硬度和耐磨性提高的原因在于其中形成大量原位生成的TaC-NbC复合颗粒增强相,且均匀分布于基体。     

稀土对镍基自熔合金真空熔结涂层组织和性能的影响

用真空熔结法在碳钢表面制备了稀土镍基自熔合金涂层,利用扫描电镜对熔覆层组织进行了观察与分析.用X射线衍射仪对涂层进行了物性分析,采用显微硬度测试仪对熔覆层进行了硬度测试,并与Ni60感应重熔涂层进行了对比.结果表明,稀土元素La+Ce明显改善了真空熔结Ni60涂层的组织,相比高频感应加热重熔涂层,稀土重熔涂层与基体的冶金结合面宽度大大增加,并且真空熔结对结合处基体的组织及力学性能也有一定改善效果;稀土还略微提高了Ni60涂层的显微硬度.此外,稀土对涂层的改善机理也进行了分析.     

高频感应熔覆WC增强Ni60合金涂层性能研究

采用高频感应熔覆方法在Q235低碳钢基体上制备了不同含量的WC增强Ni60A合金复合涂层.利用SEM和XRD分析了涂层的显微组织和相结构,并进行了耐磨性试验.结果表明,复台涂层中主要由WC、W2C、Cr7C3、Cr23C6、Cr2B、Ni2B、Ni3Si及Ni3Fe等相组成,并与基体实现了冶金结合.在相同试验条件下,涂层的硬度和耐磨性随WC含量的增加而提高,加入WC涂层的相对耐磨性为Ni60A涂层的2-6倍,当WC加入量为50%时涂层的耐磨性最好,为Ni60A涂层的6.5倍.涂层的磨损机制主要为轻微的塑性切削和硬质相的脆性剥落.     

碳钢表面氩弧熔覆镍基复合涂层的强化机制

利用氩弧熔覆技术,在45钢表面成功制备出镍基复合涂层,应用OM、SEM对复合涂层显微组织进行了分析,通过硬度测试和磨损试验,对熔覆层的硬度和耐磨性进行了研究.结果表明:复合涂层主要由镍基固溶体上弥散分布着大量的树枝晶硬质相组成,涂层与基体结合良好,无气孔、裂纹等缺陷;复合涂层的硬度大约是基体硬度的3倍,耐磨性约为基体的6倍,复合涂层的性能较基体材料大大提高,延长了产品的使用寿命,为汽车零部件的再制造技术奠定了基础.     

氩弧熔覆TiN＋石墨＋Ni60增强镍基复合涂层的组织与耐磨性

在Q345D钢表面氩弧熔覆TiN＋石墨＋Ni60,成功制备出Ti（CN）增强镍基复合涂层。利用扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）及X射线衍射仪（XRD）对熔覆层的组织形貌、成分和相组成进行分析。通过硬度测定和磨损试验,对熔覆层的硬度和耐磨性进行了研究。试验结果表明,熔覆层中原位生成的Ti（CN）增强颗粒弥散分布在基体上;整个涂层组织均匀、无气孔、无裂纹,涂层与基体形成了良好的冶金结合;熔覆层表面显微硬度有了较大的提高;涂层的耐磨性提高了30多倍。     

真空烧结熔覆Ni60涂层的组织和性能

利用真空烧结熔覆技术在Q235钢基体上制备Ni60涂层,并对Ni60涂层的显微组织、硬度、耐磨性和耐腐蚀性进行分析。结果表明:Ni60涂层主要由γ-(Ni,Fe)、CrB和Cr_(23)C_6等相组成,涂层与基体界面处冶金结合良好;涂层的表面硬度为58.3 HRC,横截面上自表面到基体的硬度自676 HV0.2到220 HV0.2呈梯度分布;涂层的耐磨性为Q235钢的21.7倍,磨损机制为轻微的塑性切削和硬质相的脆性剥落;涂层的耐腐蚀性明显优于基体。     

氩弧熔覆(WC+SiC)/Ni基复合涂层组织及性能研究

以WC、SiC和Ni60A粉为原料,采用氩弧熔覆技术在Q345钢基体表面制备出WC+γ-Ni5Si2增强Ni基复合涂层.利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计和滑动磨损试验机对复合涂层的湿微组织、相构成、硬度及耐磨性进行了研究.结果表明:熔覆层相构成为WC、γ-Ni5Si2和γ-Ni,WC以颗粒状析出,由于氩弧熔覆时加热温度高,导致SiC分解,使Si与Ni在高温下形成了γ-Ni5Si2;熔覆层与基体呈冶金结合,无裂纹、气孔等缺陷;涂层最高硬度可达1200 HV0.2,是基体金属的4倍以上;在室温干滑动磨损试验条件下具有优异的耐磨损性能,耐磨性比基体提高了11倍.     

氧乙炔火焰喷焊制备自熔性合金涂层及其性能研究

目的研究镍基自熔性合金喷焊涂层成形机理,比较不同合金材料制备涂层的综合性能,以获得综合性能最佳的喷焊材料。方法以四种不同成分的镍基自熔性合金粉末作为喷焊材料,通过氧乙炔火焰在45钢基材表面进行喷焊。使用金相显微镜、X射线衍射、扫描电子显微镜等对喷焊层进行显微结构分析,并利用维氏硬度计、磨损试验机等对喷焊涂层性能进行对比分析。结果氧乙炔火焰制备的涂层与基体呈现良好的冶金结合,涂层和基体在喷焊过程中发生元素扩散,生成了金属间化合物,基体的整体性能有显著改善。随着材料中Cr、B、Si等合金元素含量的增加,喷焊时涂层中生成的BCr、Ni17Si3等共晶硬质相含量上升,促使涂层的显微硬度、耐磨性能等得到显著提升。其中,Ni60A涂层提升最为显著,其涂层硬度相当于基体硬度的2.5倍,耐磨性为基体的18.1倍。Ni25A涂层提升最小,其显微硬度是基体的1.3倍,耐磨性是基体的6.6倍。结论喷焊状态下的Ni60A涂层与基体冶金结合良好,涂层表面质量好,涂层性能最佳。     

Monel合金/Cu爆炸复合棒复合过程数值模拟

利用非线性显式动力学软件AUTODYN-2D对Monel合金/Cu爆炸复合棒进行二维复合过程模拟.再现了爆炸复合过程,模拟了射流产生、波形界面等爆炸复合的特殊现象,得到了碰撞区域压力、速度、应力、等效塑性应变、等效塑性应变率和温度的分布情况,所得动态参数的模拟结果与理论计算相符.碰撞区域的应变及应变率分布表明:在界面处存在一层剧烈的剪切变形区;碰撞区域温度分布表明:碰撞点及射流最高温度都达到了基体Cu的熔点,说明爆炸复合是一种达到材料熔点的冶金结合,且界面两侧区域均有明显的温度梯度,存在热影响区.     

激光熔覆工艺对镍基碳化钛熔覆层组织的影响

通过对激光熔覆镍基碳化钛熔覆层组织的微观形貌和成分分析,研究了激光功率和扫描速度对熔覆层的碳化钛和硬质相碳化物的溶解和析出后的形态的影响。结果表明,使用较低功率或较高的扫描速度时,熔覆层中出现了未熔化的碳化钛,功率较大和扫描速度较低时,碳化钛全部以树枝晶的形态从液态镍中析出来。达到一定的功率时,硬质相碳化物是从液态镍中析出的二次相,且当扫描速度较快时,熔覆层还会出现成分不均。     

激光熔覆镍基熔覆层截面形貌预测

利用BP神经网络建立激光熔覆关键工艺参数(激光功率、扫描速度、送粉电压、送粉载气流量)与熔覆层截面形貌(熔宽、余高)的预测模型。以激光熔覆工艺参数为输入,熔覆层的截面形貌为输出,利用工艺试验数据对网络进行训练,实现对输入和输出的高度映射。结果表明,BP神经网络可以较好地对熔覆层形貌进行预测,同时双隐藏层BP神经网络模型预测结果误差波动更小,表现出优良的稳定性,最大预测误差相比单隐藏层神经网络大大降低。     

INCONEL复合钢板的焊接

我厂为韩国重工业建设有限公司制造了一批压力容器,其中有很多容器采用INCONEL复合材料。该复合材料基层是SA516－60碳钢,厚度13mm;复合层为SB168,UNSN06600,AnnINCONEL,厚度2mm。为了保证这种复合材料的焊接质量,确保接头具有良好的力学性能和耐腐蚀性能,我厂做了大量的试验,对该INCONEL复合材料的焊接性能进行了研究,在此基础上确定了其焊接工艺。（1）在选择焊接材料时,基层按照等强匹配,而复层则主要考虑化学成分的等匹配和耐腐蚀的要求。（2）玻口加工尺寸如右图所示。(3)基层采用手工电弧焊,选用φ4．0mm的…     

Pulsed plasma arc cladding

A prototype of Pulsed Plasma Arc Cladding system was developed, in which single power source supplies both transferred plasma arc (TPA) and non-transferred plasma arc (N-TPA). Both plasmas work in turn in a high frequency controlled by an IGBT connecting nozzle and workpiece. The working frequency of lGBT ranges from 50～7000 Hz, in which the plasmas can work in turn smoothly. Higher than 500 Hz of working frequency is suggested for promotion of cladding quality and protection of IGBT. Drag phenomenon of TPA intensifies as the frequency goes up, which tends to increase the current proportion of TPA and suppress N-TPA. The occupation ratio of IGBT can be regulated from 5%～95%, which balances the power supplies of both plasmas. An occupation ratio higher than 50% gives adequate proportion of arc current for N-TPA to preheat powder.     

熔覆电流对AlCrFeCoNiCu高熵合金涂层显微组织的影响

采用氩弧熔覆工艺在06Cr19Ni10钢基体上制备等摩尔比AlCrFeCoNiCu高熵合金涂层。采用10%草酸溶液体系对不同熔覆电流制备的高熵合金涂层进行电解腐蚀,采用倒置金相显微镜观察试样显微组织,采用3D激光共聚焦显微镜对高熵合金涂层中的细小析出物进行微区三维显微形貌分析,并采用自动转塔显微硬度计对其截面显微硬度进行分析。结果表明,以不同熔覆电流制备的AlCrFeCoNiCu高熵合金涂层均由枝晶组织、枝晶间组织、块状析出物以及纳米级析出物组成。以240 A熔覆电流制备的涂层由于热输入过大,过热粗化的枝晶组织在凝固过程中发生臂端部位的熔解。240 A熔覆电流制备的熔覆涂层的表面硬度达到最高,但截面硬度较低。230 A熔覆电流制备的熔覆涂层的表面硬度、截面硬度均较理想。     

Laser multi-layer cladding of Mg-based alloys

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＭｇ ｂａｓｅｄａｌｌｏｙｓｈａｖｅｗｉｄｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎａｉｒｐｌａｎｅａｎｄａｕｔｏｍｏｂｉｌｅｉｎｄｕｓｔｒｙｂｅｃａｕｓｅｏｆｌｏｗｄｅｎｓｉｔｙａｎｄｈｉｇｈｓｐｅｃｉｆｉｃｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｓｐｅｃｉｆｉｃｍｏｄｕｌｕｓ[1] .Ｈｏｗｅｖｅｒ,ｔｈｅｙｈａｖｅｐｏｏｒｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ .ＴｈｅｅｘｔｒｅｍｅｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆＭｇ ｂａｓｅｄａｌｌｏｙｓｉｎｔｈｅｅｌｅｃ…     

Effects of the cladding parameters on the deposition efficiency in pulsed Nd:YAG laser cladding

The purpose of the present study is to analyze the effects of the cladding parameters on the deposition efficiency in cladding of Co alloy powder by a low power pulsed Nd:YAG laser, and to optimize the cladding parameters for maximizing the deposition efficiency. Experiments were designed, conducted and analyzed by the Taguchi experimental method using a L18 orthogonal array. It was found that the powder feed position, powder feed angle, powder feed rate and travel speed had significant effects on the deposition efficiency, but the shielding gas type, laser pulse shape and focal position had nearly no effects. The optimal cladding conditions in the experimental range were obtained at 0 mm of the powder feed position, 50° of the powder feed angle, 0.62 g/s of the powder feed rate and 6.7 mm/s of the travel speed. From the confirmation experiment, the average deposition efficiency of 12.3% was achieved at the optimized cladding conditions as statistically predicted.     

激光熔覆中的控制问题

激光熔覆过程中工艺参数对熔覆质量有很大的影响。着重探讨了熔覆过程中各工艺参数的闭环控制问题。采用改进的测温传感器实现对熔池温度的测量和闭环控制，采用多个传感器对熔覆层高度进行测控，熔覆成形工件的质量明显优于单传感器控制。     

熔覆电流对氩弧熔覆FeCrNiCoMn高熵合金涂层组织及显微硬度的影响

采用氩弧熔覆工艺在Q235基体上制备了等摩尔比FeCrNiCoMn高熵合金涂层,采用倒置金相显微镜、自动转塔显微硬度计及3D激光共聚焦显微镜对高熵合金涂层组织及显微硬度进行了分析。结果表明,不同熔覆电流下,FeCrNiCoMn高熵合金涂层均主要由枝晶组织和枝晶间组织组成,且其枝晶间组织中均生成了大量纳米级的析出物。在180~190 A范围内,随熔覆电流的增大,组织显著细化,且枝晶间组织中纳米级析出物形状规则,分布均匀;熔覆电流增大至200 A,涂层组织过度粗大,枝晶间组织被破坏,枝晶间组织中纳米析出物形状、分布均不理想。不同熔覆电流下,FeCrNiCoMn高熵合金涂层表面显微硬度差别不大。180、190 A熔覆电流制备的涂层比200 A熔覆电流制备的涂层截面显微硬度分布更理想。