激光工艺参数对NiCoCrAlYSi熔覆层微观组织及性能的影响

采用激光熔覆技术在Ni625高温合金表面制备NiCoCrAlYSi涂层,研究激光功率和扫描速度对NiCoCrAlYSi熔覆层冶金质量及微观组织的影响。通过测试熔覆层显微硬度及摩擦磨损性能,建立激光熔覆工艺参数、微观组织与熔覆层性能之间的关系。结果表明：随着激光输入能量从36 J/mm²升高至73.3 J/mm²,熔覆层厚度从534 μm增加到1 535 μm,表面气孔率从0.07%增大到0.65%,以及平均气孔尺寸从0.23 μm增大到1.33 μm,且熔覆层微观组织发生粗化,熔覆层表面气孔率的增大及组织粗化导致其显微硬度和耐磨性逐渐降低;当激光输入能量比为36 J/mm²时,熔覆层组织致密性最高、晶粒尺寸最细小,且内部分布有大量的位错及位错墙结构,此时熔覆层硬度及耐磨性也最佳。     

激光熔覆TiB2颗粒增强镍基合金复合涂层的微观组织与摩擦学性能研究

为了提高铝合金摩擦构件的耐磨性能,运用激光熔覆技术在铝合金表面制备了TiB₂颗粒增强镍基合金（TiB₂/镍基合金）复合涂层,分析了其微观组织结构,研究了其在干摩擦和海水介质中的摩擦磨损行为与机制。结果表明：复合涂层中均匀分布有TiB₂增强相,并含有TiB、TiC、CrB和Cr₂₃C₆等反应生成硬质相,显微硬度达到855.8HV_0.5,是铝合金母材的6.7倍;不同环境介质中,复合涂层的摩擦系数和磨损失重均较镍基合金涂层和铝合金母材显著降低;干摩擦条件下,复合涂层的磨损机理以微观切削磨损为主,并伴有一定的硬质颗粒剥落;海水环境中,复合涂层的磨损机理转变为微观切削磨损和点蚀腐蚀磨损。     

激光熔覆科尔莫落依合金涂层的奥氏体不锈钢表面组织和耐磨性研究

为提高AISI316L奥氏体不锈钢的耐磨性能,采用CO2激光技术对其表面进行了激光熔覆Colmonoy 6合金涂层的研究。采用扫描电镜、能谱分析仪和X射线衍射仪对熔覆层微观组织结构进行了分析,并采用硬度计、摩擦磨损试验机等仪器对其性能进行了测定。研究发现激光熔覆前进行450℃预热及熔覆后的保温缓冷是防止裂纹产生的有效手段。试验结果表明,熔覆区凝固组织形态为典型的树枝晶,主要是由γ-Ni固溶体和M23(CB)6、BNi3及CrB等化合物相构成;熔覆层的表面硬度得到显著提高,摩擦系数相对较低,耐磨性相对提高了53倍。磨损形式为磨粒磨损。     

不同环境温度下CaF2/TiC/镍基合金复合涂层摩擦磨损性能研究

为提高镍基合金涂层在苛刻摩擦条件特别是高温无润滑时的摩擦磨损性能,在45^#钢表面制备了CaF₂和TiC颗粒协同改性镍基合金复合涂层,分析其微观结构,研究其在不同温度下的摩擦磨损行为与机理。结果表明：CaF₂/TiC/镍基合金复合涂层的微观组织呈层状分布,主要由γ-Ni、CrB、Cr₇C₃、TiC和CaF₂物相组成。CaF₂/TiC/镍基合金复合涂层在不同环境温度下具有优异的减摩耐磨性能。从室温到500 ℃,复合涂层的摩擦系数由0.42逐渐减小至0.29,较镍基合金涂层降低16.2%～33.9%。随着环境温度的升高,复合涂层的磨损失重逐渐减小,且大幅度低于镍基合金涂层。温度为500 ℃时,复合涂层磨损表面形成了转移膜,转移膜中含有CaF₂,起到高温减摩作用,使其摩擦系数降低。复合涂层的磨损机理主要为转移膜的疲劳剥落。随着温度的升高,转移膜的覆盖面积逐渐增大,对复合涂层起到保护作用,使其磨损失重随温度增加而减小。     

塑料模具钢表面激光熔覆陶瓷复合涂层的性能研究

为了提高覆层的硬度和耐磨性,在塑料模具钢P20表面预置非晶的纳米Al2O3,TiC,WC等陶瓷硬质颗粒的涂层,采用CO2激光器进行熔覆处理。对激光熔覆陶瓷复合层的显微组织结构进行了分析,并测试了其硬度和耐磨性。结果表明:通过高能量密度的激光处理,基体和熔覆层元素相互扩散与反应,其中的WC,Al2O3,FeSi成为熔覆层中的硬质相,显著提高了材料的硬度和耐磨性。磨损后熔覆层表面主要为细小的划痕,其磨损方式主要为磨粒磨损。     

1Cr12Ni3MoVN激光改性熔覆的组织与耐磨性

为改善1Cr12Ni3MoVN合金耐磨性能,采用Nd:YAG激光在该合金表面进行了激光熔覆试验。分析了熔覆层微观组织,测试了显微硬度及在大气环境下的干滑动摩擦磨损性能。结果表明:熔覆层和基体实现了良好的冶金结合,熔覆层组织主要为板条马氏体和残余奥氏体,且较基体得到明显的细化;硬度值由熔覆层(平均452 Hv)到基体区(290 Hv左右)逐渐减小,硬度峰值出现在熔合线附近,达487 Hv。熔覆层的耐磨性能得到明显改善,其磨损失重量约为基体的67%。     

激光清洗中振镜扫描速度对7075铝合金表面质量和摩擦特性的影响

采用脉冲激光对7075铝合金表面原始氧化膜进行了激光清洗实验，探究振镜扫描速度对7075铝合金清洗表面形貌、氧含量和物相组成的影响规律，通过激光共聚焦显微镜和摩擦磨损试验机研究了7075铝合金的表面粗糙度和耐磨性能。研究结果表明：随着振镜扫描速度从2 500 mm/s增加至4 500 mm/s,清洗表面氧含量和粗糙度均呈现先减小、后增大的趋势，当扫描速度为3 500 mm/s时，表面氧含量和粗糙度均达到最低，分别为1.45%和0.344μm,当扫描速度为2 500 mm/s时，清洗表面会出现严重的熔融现象，光斑凹坑以及波纹状凸起使得清洗表面粗糙度增大，当扫描速度小于等于3 000 mm/s时，清洗表面会发生热氧化，生成了主要由Al₂O₃组成的新的氧化膜；激光清洗后，粗糙度较小的熔融层可提高清洗表面减摩耐磨性；在10 N的摩擦载荷下，严重熔融的清洗表面在摩擦过程中会发生疲劳剥落；清洗表面磨损机制主要以磨粒磨损和剥层磨损为主。     

激光熔覆镍基合金组织及磨损性能研究

利用CO2激光器在45钢基体上熔覆Ni基合金,分析激光熔覆层的微观组织,测试其显微硬度及磨损性能。结果表明,所制得熔覆层组织致密、无裂纹,与基体形成良好的冶金结合。从熔覆层表层到基体热影响区,组织呈现出由细小的树枝晶→胞状晶、树枝晶→平面晶过渡。激光熔覆层磨损量约为基体的1/3,熔覆层耐磨能力增强的主要原因在于熔覆层与基体良好的冶金结合,以及基体与涂层元素固溶强化和碳化物等析出相的强化作用所致。     

AZ91D镁合金表面激光熔覆Al+Al2O3涂层研究

为了改善AZ91D镁合金的表面性能,试验利用3kW横流CO2激光器在AZ91D镁合金表面上进行了激光熔覆Al+Al2O3涂层处理。熔覆后使用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对熔覆层进行了微观分析,测试了熔覆层的显微硬度及摩擦磨损性能。试验结果表明:熔覆层由Mg,Mg17Al12,Al2O3等相组成,表层微观结构主要是Mg和Al的亚共晶基体及其上弥散的Al2O3颗粒;熔覆层的平均显微硬度最高达到250HV0.05,明显高于基体AZ91D(70～80HV0.05);其磨损性能与基体相比也有了较大提高。     

基于主成分分析法与逼近理想解法的38MnVS6激光熔覆工艺研究

采用激光熔覆在燃烧室部件表面制备高性能涂层对延长柴油机寿命有重要意义,多工艺参数的优化是获得高性能熔覆层的关键。以激光功率、扫描速度和送粉速率为优化对象,以熔覆层宽度、稀释率和表面硬度为优化目标,对活塞用38MnVS6中碳钢基体表面激光熔覆镍基合金粉末进行了L₉（3³）正交试验。基于主成分分析法计算各目标权重,并采用马氏距离的逼近理想解法对试验数据进行分析,获得了如下最佳工艺参数组合：激光功率850 W、扫描速度3 mm/s、送粉速率3.13 g/min. 经试验验证,与L₉（3³）正交试验最佳方案相比,稀释率下降了1.13%,平均硬度提高了4.56%. 通过极差分析,得到工艺参数对熔覆层综合质量和熔池尺寸的影响由大到小依次为激光功率、送粉速率、扫描速度。     

电流密度对Ni-AlN仿生镀层耐磨性的影响

采用脉冲喷射电沉积法在40钢表面制备Ni-AlN纳米仿生镀层,通过ANSYS软件确定最佳微凹坑仿生结构参数,对不同电流密度制得的微凹坑状Ni-AlN纳米仿生镀层的微观形貌、组织结构、耐磨性进行研究。结果表明:微凹坑状仿生表面具有一定的减磨效果,最佳微凹坑结构参数是直径为200μm、间距为300μm。此外,随电流密度提高,镀层中AlN纳米粒子复合量先增后减,Ni晶粒尺寸先减后增,电流密度提高未影响镀层成分。电流密度为2 kA/m²时,AlN纳米粒子复合量最高,镀层表面组织致密,硬度最高,为806HV,摩擦因数最小,经磨损后仅产生多条较浅划痕,说明适宜的电流密度能显著提升Ni-AlN纳米仿生镀层耐磨性。     

飞秒激光烧蚀黑索今的分子动力学模拟

利用飞秒激光的超短脉冲时间和超高能量密度的特点,可以实现对炸药的精密加工和纳米含能材料的制备.深入认识飞秒激光烧蚀炸药机理是发展飞秒激光加工技术的基础.采用反应分子动力学方法,基于ReaxFF/lg反应力场,对不同飞秒激光能量作用黑索今(RDX)过程进行分子动力学模拟,分析RDX初始分解反应路径、粒子扩散逃逸特征,研究...     

激光织构对干摩擦性能的影响及机理研究

采用LM-YLP-20F-Ⅱ型激光打标机进行表面织构化处理,形成具有规则排列的圆形微坑阵列。通过环-块线接触摩擦磨损试验,研究了不同面密度的激光表面织构对干摩擦磨损性能的影响,采用探针轮廓仪和扫描电镜对试件的表面形貌进行了分析。建立了摩擦副的简化接触有限元模型,模拟摩擦副的滑动摩擦过程,从应力的角度分析表面织构对干摩擦性能的影响机理。试验结果表明：激光表面织构化对试件表面硬度影响显著;当激光织构面密度小于20%时,构成摩擦副的两试件的磨损量都小于无织构情况;当织构面密度大于20%时,与无织构情况相比,织构化试件的磨损仍降低,但对偶件的磨损反而增大。仿真结果表明：对织构化试件的对偶件来说,在一定的织构面密度范围内,在平均应力无大幅提高的前提下,织构凹坑的存在,缓解了接触区应力集中现象,从而有利于降低磨损。采用LM-YLP-20F-Ⅱ型激光打标机进行表面织构化处理,形成具有规则排列的圆形微坑阵列。通过环-块线接触摩擦磨损试验,研究了不同面密度的激光表面织构对干摩擦磨损性能的影响,采用探针轮廓仪和扫描电镜对试件的表面形貌进行了分析。建立了摩擦副的简化接触有限元模型,模拟摩擦副的滑动摩擦过程,从应力的角度分析表面织构对干摩擦性能的影响机理。试验结果表明：激光表面织构化对试件表面硬度影响显著;当激光织构面密度小于20%时,构成摩擦副的两试件的磨损量都小于无织构情况;当织构面密度大于20%时,与无织构情况相比,织构化试件的磨损仍降低,但对偶件的磨损反而增大。仿真结果表明：对织构化试件的对偶件来说,在一定的织构面密度范围内,在平均应力无大幅提高的前提下,织构凹坑的存在,缓解了接触区应力集中现象,从而有利于降低磨损。     

机械球磨法制备TiC/Al复合涂层的显微组织及力学性能

采用高能球磨机,室温下在2024铝合金表面制得TiC/Al复合涂层。利用SEM,XRD、显微硬度测试和摩擦磨损测试等技术分析涂层的显微形貌、组织结构及力学性能并初步探讨涂层的形成机理。结果表明,在350r/min转速下球磨3h后,2024铝合金表面形成界面结合良好且平均厚度为20μm的TiC/Al复合涂层。涂层最大显微硬度值高达314HV0.1,是基体硬度值的2倍多。界面处的显微硬度呈现梯度变化,对合金层起到很好的缓冲和支撑作用。摩擦磨损测试表明,涂层有效地降低原有材料的摩擦因数,使其耐磨性得到一定程度的提高。     

烧结温度对Ti2SnC导电陶瓷摩擦磨损性能的影响

采用Ti粉、Sn粉和C粉为反应物原料,通过机械合金化和放电等离子(SPS)烧结进行Ti2SnC导电陶瓷的制备,探讨烧结温度对机械合金化产物和烧结块体的相组成及微观形貌的影响,同时对烧结块体的硬度、摩擦磨损性能进行分析。研究表明:温度为600~1 000℃,块体的硬度和摩擦因数随着烧结温度的提升而逐渐降低;温度为1 000℃;块体具有较低的硬度和较小的摩擦因数;温度超过1000℃,高温导致部分Ti2SnC开始分解,块体的硬度开始增加,摩擦磨损性能下降。