超高速激光熔覆工艺参数对熔覆层组织和性能的影响

超高速激光熔覆技术与传统激光熔覆有所不同,可大幅提高熔覆效率,制备无缺陷的均匀薄涂层.为研究超高速激光熔覆主要工艺参数对熔覆层组织与性能的影响,采用超高速激光熔覆技术,分别以不同激光功率、熔覆速度、熔覆道间距在9Cr2Mo钢基体表面制备M2高速钢涂层,对熔覆层微观组织及力学性能进行表征.结果表明:熔覆层以细小等轴晶为主...     

时效对激光熔覆Fe-Cu复合涂层的影响

采用金相显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪分别对Fe-Cu激光熔覆涂层时效前后的组织和相结构进行分析,并利用显微硬度计测定了时效前后熔覆层的硬度分布。结果表明,Fe-Cu激光熔覆层为亚共晶组织,时效前后,其物相均由α-Fe、Cr23C6和Cr7C3组成,组织形貌并未改变。时效后从过饱和的α-Fe固溶体中析出了第二相,使涂层硬度得到提高。     

激光熔覆Ni基合金的工艺和组织研究

用5kWCO2激光器在45钢基体上进行了自动送粉的熔覆处理。通过宏观和微观分析表明，只有综合工艺参数和送粉量符合一定条件时，才能得到良好的熔覆层。     

激光熔覆NiCrBSi/WC-Co复合涂层的组织与耐磨性能

采用同轴送粉激光熔覆技术在42CrMo合金钢基体表面制备WC-Co颗粒增强NiCrBSi复合涂层(NiCrBSi/WC-Co复合涂层),研究了复合涂层的物相组成、显微组织、显微硬度和耐磨性能。结果表明:复合涂层主要由γ-Ni固溶体、WC、FeNi_3、B_2Co_3、CoC_x、FeCr_(0.29)Ni_(0.16)C_(0.06)、W3_C、Co_3W_3C_6等物相组成;复合涂层顶部为方向杂乱的细小树枝晶,中部为较粗大的柱状树枝晶,底部为垂直于结合界面生长的胞状晶,涂层与基体形成了良好的冶金结合;复合涂层表面的平均硬度为810HV,远高于基体的(270HV),磨损质量损失为0.3mg,远低于基体的(1.9mg),其磨损机制主要为磨粒磨损;复合涂层可显著提高42CrMo钢基体的耐磨性能。     

激光工艺参数对TC4合金激光熔覆熔池微观组织的影响

为了研究激光工艺参数对激光熔覆熔池凝固微观组织的影响,考察了不同工艺参数下试验件的微观组织,并测定其元素分布及维氏显微硬度。结果显示:激光工艺参数影响熔池晶粒的尺寸及生长方向;熔池凝固形成粗大β柱状晶,晶内组织由针状α′马氏体交叉形成的网篮组织构成;试验件熔覆层晶粒及晶界不同区域没有发生严重的溶质富集或贫化等偏析现象;基体、热影响区到熔覆层的显微硬度依次增大,随能量密度增大,熔覆层和热影响区的显微硬度均降低,反之,熔覆组织的显微硬度均增大。     

激光熔覆Fe基合金涂层组织与性能研究

采用500 W光纤激光器制备了Fe基合金涂层.利用扫描电子显微镜(SEM)、材料万能试验机、维氏显微硬度计、电化学工作站分析测试手段对涂层的综合性能进行分析.结果表明:所制备的Fe基涂层性能优异,抗拉强度为(1040±20)MPa,屈服强度为(430±15)MPa,断后伸长率为(24±2)％,显微硬度为298～322 ...     

激光熔覆碳纳米管增韧铁基非晶涂层的组织与力学性能

采用球磨工艺将镀镍碳纳米管与铁基非晶粉体混合后,以同轴送粉激光熔覆方法在钢板上制备涂层,确定了最佳的球磨时间,并探讨镀镍碳纳米管质量分数(0～1.00%)对涂层组织与力学性能的影响。结果表明:铁基非晶粉体与镀镍碳纳米管的球磨混合时间控制在30min较为适宜;涂层均包括非晶区、等轴树枝晶区和柱状树枝晶区,随着镀镍碳纳米管质量分数的增加,涂层中非晶相面积分数降低,析出的纳米晶尺寸增大;镀镍碳纳米管的含量几乎不影响涂层中柱状树枝晶区和等轴树枝晶区的硬度;随着镀镍碳纳米管质量分数的增加,涂层中非晶区的平均硬度由1 615.0HV降低到1 464.3HV,断裂韧度由5.75 MPa·m~(1/2)提高至7.67 MPa·m~(1/2)。     

激光熔覆Ni/TiC复合涂层组织与性能

采用激光熔覆技术在45钢样品表面制备了Ni/TiC复合涂层,利用光学显微镜、SEM,EDS,XRD、显微镜硬度计及摩擦磨损试验机等检测设备研究了Ni/TiC复合涂层的组织和性能。试验结果表明：Ni/TiC复合涂层没有出现裂纹、孔洞等缺陷,涂层与基体之间具有良好的冶金结合,涂层显微硬度沿层深皆呈明显的阶梯状分布,最外表面的熔覆层硬度最高,约为800 HV;熔覆试样的比磨损率比基体试样的比磨损率下降了86.5％,表明Ni/TiC复合涂层具有较好的耐磨性能。     

激光熔覆30CrMnSi

为提高30CrMnSi钢的显微硬度,采用激光熔覆技术对其进行表面处理,分析了熔覆层的微观组织,测试了熔覆层的显微硬度。研究结果表明,在激光功率为450W,扫描速度为6mm/s时,可以获得比基体组织晶粒更致密细小的熔覆层,熔覆层最高硬度达1030HV,约是基体硬度的4～5倍。     

交变磁场对激光熔覆铁基复合涂层宏观形貌的影响及其微观组织演变

通过特殊设计的电路及作用线圈制作了交变磁场发生装置,并用其研究了不同磁场强度对激光熔覆铁基涂层宏观形貌和显微组织的影响。基于电磁学及金属凝固原理,揭示了激光熔覆涂层的固化过程和磁场诱发熔覆涂层柱状树枝晶向等轴晶转变的主要机制。实验结果表明:在交变磁场作用下,熔池金属液表面产生的趋肤效应和交变电磁力使凝固后熔覆层的表面形态呈波浪式,熔高和横截面积均随磁场电流的增加而减小,但熔宽变化不大。熔池内部产生的电磁力驱动熔体流动使树枝晶熔蚀和机械折断,游离的破碎枝晶成为新的形核核心,增加了形核率,从而促使熔覆层顶部组织由树枝晶向等轴晶转变。随着磁场电流的增加,等轴晶区扩大,但涂层底部的组织变化不明显。     

微观组织及残余应力对瑞利波评价激光熔覆层应力的影响

采用瑞利波评价激光熔覆层表面应力,结合静载拉伸试验,建立Fe314激光熔覆层中瑞利波的声弹关系曲线;通过对声弹关系曲线拟合实现对激光熔覆材料声弹系数的标定,在此基础上建立声弹公式;通过试验验证声弹公式评价激光熔覆层表面应力的可行性。分析激光熔覆层微观组织及残余应力对应力评价结果的影响,试验结果表明,这两种因素会显著影响熔覆层表面应力评价结果,采用声弹公式计算出的初始应力校准之后,理论计算结果与实际加载值更为接近,并且误差保持在可接受的范围之内。此外,由于静载拉伸过程中各向异性激光熔覆层变形不均匀,瑞利波检测应力试验中高应力阶段的误差明显大于低应力阶段误差。     

铁素体不锈钢激光熔覆层组织和性能研究

采用无碳合金粉末和低碳合金粉末对铁素体不锈钢进行激光表面熔覆处理,借助光学显微镜(Optical microscope,OM)、扫描电子显微镜(Scanning electron microscopy,SEM)、能谱分析仪(Energy dispersive spectrometry,EDS)、X射线衍射仪(X-ray diffractometry,XRD)、显微硬度仪、摩擦磨损试验仪、电化学工作站对熔覆层显微组织、化学成分、硬度、耐磨性和耐蚀性进行评价。结果表明,两种激光熔覆层均无裂纹、气孔等宏观缺陷,显微组织主要由等轴晶、包状晶、树枝晶和枝间共晶组成。无碳熔覆层与低碳熔覆层均含有α-Fe、Fe-Cr合金相、Cr单质相以及Cr_(9.1)Si_(0.9)、Fe_(9.7)Mo_(0.3)、Fe_(10.8)Ni、Fe_(19)Mn等金属间化合物。此外,低碳熔覆层还产生了间隙化合物Cr_7C_3以及马氏体相C_(0.055)Fe_(1.945)。低碳熔覆层硬度为750 HV0.5,显著高于母材硬度250 HV0.5;无碳熔覆层硬度为650 HV0.5,其热影响区发生软化。激光熔覆层相对于母材具有更为稳定的摩擦特性以及优异的耐磨性和耐蚀性,其中低碳熔覆层耐磨性和耐蚀性均优于无碳熔覆层。     

激光熔覆Zr基涂层的组织性能研究

在纯Ti(TA2)基体上分别激光熔覆Zr65Al7．5Ni10Cu17．5和Zr65Al7．5Nil0Cu17．5 0．8％C合金粉末，对涂层进行了X射线衍射分析、SEM观察和TEM分析，可知涂层由金属间化合物(其中包括纳米晶)和少量的非晶组成。这种具有高比强度、高硬度和高抗氧化性的金属间化合物与非晶相混合的复合涂层具有较好的性能，两种涂层的最高硬度分别达到1114．4HK和977．8HK。     

35CrMo钢表面铁基激光熔覆层的组织和耐磨性能

采用CO2激光熔覆装置将LC3530铁基粉熔覆在35CrMo钢基体表面,研究了熔覆层的显微组织、硬度和耐磨性能,并与基体的进行对比。结果表明:基体组织为回火索氏体,晶粒尺寸在20μm左右,而熔覆层的组织为均匀细小的等轴晶,晶粒尺寸大多在8μm;基体的平均硬度为254.1HV,而熔覆层的平均硬度为640.5HV,且硬度分布更加均匀;在相同试验条件下,熔覆层试样的磨损量仅为基体试样的1/7,磨损系数是基体试样的1/5,且磨损后熔覆层试样的表面粗糙度较磨损前的大幅下降,表明激光熔覆后35CrMo钢的耐磨性能得到显著提高;基体试样的磨损机制为犁削磨损,而熔覆层试样的磨损机制为微观切削,其优异的耐磨性能与含有铁、铬、钼和碳等元素的高硬度合金碳化物的形成有关。     

热容量对激光熔覆Ni60B复合涂层组织的影响

本文研究了不同热容量对宽带激光熔覆Ni60B复合涂层组织的影响。结果表明在相同的激光熔覆工艺参数下,随着热容量的增大,复合涂层中的组织越来越细小,反之,则越粗大;在同一热容量下,随着激光扫描速度的增大,复合涂层中的组织越来越细小。     

激光熔覆陶瓷涂层研究现状与展望

陶瓷材料具有高硬度、高熔点、高耐蚀等特性,常被应用于机械装备关键零部件的表面强化改性和再制造修复。随着装备服役工况日益苛刻,传统金属材料所制备的装备运动部件在服役过程中易于发生磨损、腐蚀、变形等失效,进而导致服役性能退化,严重时甚至引发装备恶性故障。激光熔覆作为一种高效的表面强化和再制造技术,在提升基材表面耐磨、耐蚀、耐热、抗高温氧化等性能方面具有重要应用前景。通过激光熔覆技术在零部件表面制备陶瓷涂层,对于延长关键零部件寿命、提高资源利用率、节约稀贵金属材料具有重要意义。首先按照陶瓷涂层的组织结构和成形机理对激光熔覆陶瓷涂层进行了分类介绍;然后结合激光熔覆制备陶瓷涂层的典型缺陷详细阐述了涂层质量优化的常用方法;而后综述了激光熔覆陶瓷涂层在提升零件耐腐蚀、耐磨损、耐高温性能和提高生物相容性等方面的应用情况;最后,总结了激光熔覆陶瓷涂层技术发展现状,并展望了激光熔覆陶瓷涂层技术的发展趋势。     

稀土对激光熔覆金属陶瓷复合层的影响

采用CO2横流激光器在45#钢基体表面熔覆添加不同含量的稀土氧化物CeO2的镍基TiC金属陶瓷复合层;对熔覆层进行了显微组织观察、显微硬度测量、耐磨性能和耐腐蚀性能测试。结果表明,加入适量的稀土氧化物CeO2,可促进晶粒细化,有效地减少复合层中的裂纹、孔洞和夹杂,提高熔覆层的组织均匀性及表面硬度,明显改善熔覆复合层的耐磨及耐蚀性能。     

激光熔覆金属基固体自润滑涂层的组织结构

铝合金板料的温成形过程中，为解决模具和铝合金板间的高温润滑问题，开发一种高效、环保的润滑技术非常重要。以Ni45-CaF2-WS2为复合固体润滑材料，分别采用Nd：YAG与CO2激光熔覆技术制备了金属基固体润滑涂层，研究了两种激光熔覆层的组织结构，并分析了两种涂层的组织结构形成机理。结果表明，CO2激光器较Nd：YAG激光器更适合该类涂层的制备。     

双送粉激光熔覆CoCrAlSiY/YSZ梯度涂层微观组织及热振性能

采用双送粉方式,利用激光熔覆技术在TC4基体上制备CoCrAlSiY/Y2O3-ZrO2（YSZ）梯度涂层。对CoCrAlSiY/YSZ梯度涂层的微观组织、元素分布、显微硬度及热振性能进行了分析与研究,结果表明：梯度涂层与基体结合紧密,各梯度亚层之间不存在明显的界面,梯度涂层无明显裂纹,形成了良好的冶金结合;随着YSZ含量的提高,梯度涂层显微硬度呈梯度变化。在750 ℃下进行了不同循环周期的热振试验,试验结果表明CoCrAlSiY/YSZ梯度涂层具有一定的抗热振性。