预置粉末成分对激光熔覆Ti合金复合涂层组织与性能的影响

采用YAG光纤激光器进行熔覆试验,在Ti-6A1-4V合金表面预置了Ti和不同预置粉末含量的试样,制备出原位自生的Ti B金属陶瓷复合涂层。主要研究了添加不同预置粉末含量对Ti B增强Ti基合金复合涂层的组织及其性能的影响。采用光学显微镜、X射线衍射仪,显微硬度计等设备及分析手段,对Ti-6Al-4V合金表面改性层的原位自生反应机制进行了研究。结果说明:涂层主要是由α-Ti和TiB物相组成,以枝晶状、胞状和颗粒状组织均匀分布于其中。在结合区,大多以细小的针状增强相为主。随着预置粉末中硼含量的增加,熔覆层与基材之间的冶金结合越来越好,熔覆层组织细化,涂层的硬度值上升。熔覆层显微硬度为基材硬度值的1. 5～2倍,硬度值大约在550 HV0. 2到800 HV0. 2。     

激光多层熔覆制备厚陶瓷涂层

研究了压片预置式激光多层熔覆纳米团聚体Al2O3-13%TiO2粉末制备厚陶瓷涂层,试验中通过保温箱对试样进行预热和缓冷处理、引入超声振动及对熔池温度闭环控制等措施来控制熔覆层的裂纹.结果表明,厚陶瓷涂层各层之间无明显界面,过渡缓和自然,涂层内部致密、连续、基本无孔隙及贯穿性大裂纹等缺陷;涂层由等轴晶的完全熔化区和残留纳米颗粒的部分熔化区组成,而且涂层中的裂纹基本集中于部分熔化区;另外由于经历激光的多次加热,下部区域的晶粒组织要大于上部区域,而由于保温箱的缘故,整个涂层晶粒偏大.     

激光熔覆镍基粉末涂层的研究

分析了激光熔覆表面处理技术对镍基自熔性合金粉末材料性能的要求，研究了合金粉末的化学成分、微观组织及熔覆层的性能，并对涂层的耐磨性进行了分析。     

同步送粉激光熔覆的粉末分布密度

提出了粉末分布密度这一新概念，即同步送粉激光熔覆时基体单位面积上分布的覆层粉末质量。以临界覆层为研究对象，研究了同步送粉激光熔覆时粉末分布密度与最小比能的关系及其对临界覆层宏观质量的影响。研究结果表明，粉末分布密度与最小比能呈线性关系，前者也是覆层高度和边界角的重要影响因素     

低碳钢表面激光熔覆碳化金属合成粉末的研究

开裂问题是碳化物喷射激光表面处理的一个严重问题，对由碳化钨颗粒和粘结金属组成的混俣粉末进行激光熔覆是解决这一问题一个方法。本实验将一种成分为６０％ｗｃ／Ｃｏ和４０％ＮｉＣｒＢＳｉ的粉末熔覆在低碳钢上。通过优化工艺参量可以获得无裂纹和几乎没有铁的溶解扩散的熔覆层。     

挖掘机磨损斗齿的激光熔覆修复

采用激光熔覆工艺对挖掘机磨损斗齿进行修复,采用X射线衍射、扫描电镜对涂层进行了分析,采用维氏硬度计测试了涂层硬度。结果表明:激光熔覆修复后,涂层由VC和α-Fe组成,涂层表面硬度为60 HRC,满足斗齿表面硬度要求。     

斜面激光熔覆粉末流场及光粉耦合机理研究

目的 扩展增材制造在斜面复杂零部件修复领域的应用,弥补倾斜熔覆过程中粉末流动行为研究的空缺。方法 采用RSM进行模拟方案设计与数据处理,通过拟合输入参数与输出之间的数学模型,探究送粉电压、气流量、基体倾斜角度对倾斜基体上粉末浓度和粉斑直径的影响规律。结合数值模拟和试验研究对光粉耦合机理进行分析,探究光粉平衡关系对涂层形貌的影响机理。结果 粉末颗粒速度随气流量的增加而增大;倾斜基体上最大粉末浓度随气流量的增大而降低,随送粉电压的增大而增高;倾斜基体上的粉斑直径随基体倾斜角度和气流量的增大而增大。以倾斜基体上的粉末浓度最大、倾斜基体上的粉斑直径最小为优化目标,0°、10°、20°、30°倾斜基体上最大粉末浓度模拟值与预测值的误差分别为4.34%、3.61%、5.82%、13.15%,基体上粉斑直径模拟值与预测值的误差分别为2.95%、3.22%、3.57%、4.10%,说明该模型对倾斜基体上最大粉末浓度及粉斑直径的预测精度较高。结论 气流量对粉末颗粒速度影响显著,送粉电压、气流量对基体上最大粉末浓度的影响显著,倾斜角度、倾斜角度与气流量的交互项对倾斜基体上的粉斑直径影响显著。研究结果为激光...     

激光送粉熔覆WC/C0硬质合金的气孔问题

研究了激光送粉熔覆WC/Co硬质合金的气孔问题.结果表明,激光熔覆WC/Co形成气孔的倾向较大,细粉熔覆层的气孔率比粗粉高,多道叠加的气孔率比单道高.熔覆层组织为未熔化的WC颗粒、鱼骨状枝晶和Co固溶体基体.熔覆层含有WC、Co、FeW3C、Fe2W,CW3,Co3O4等相.激光熔覆WC/Co出现气孔的主要原因归结于高温熔池中的氧与碳反应形成CO或CO2气体.在WC/Co中添加一定量的金属还原剂Ti后,Ti能还原熔池中的氧化物,阻止O与C的化合,抑制CO或CO2气体的生成,从而减少气孔率甚至消除气孔.加Ti后,熔覆层中的Co3O4相消失而出现了Ti22O和Co6W6C相.     

激光熔覆用高硬度铁基合金的研究与应用

研究了激光熔覆Fe-Ni-Cr—B—Si合金粉末时粉末中的碳含量对于熔覆层组织、开裂敏感性、硬度和硬度均匀性的影响。结果表明，粉末含碳量的微小变化能显著改变熔覆层的组织和性能；在相同工艺条件下，粉末含碳量在一定范围内可显著提高熔覆层的硬度、降低熔覆层开裂敏感性，从而获得高硬度无裂纹的熔覆层；碳含量的增加可提高熔覆层的硬度均匀性。本文还报道了用自制Fe基合金粉末成功修复大型轧辊的实例。     

激光熔覆含钛铁基合金涂层的组织与硬度

为提高45钢的硬度,自行配制了添加一定Ti含量的铁基粉末,采用激光熔覆技术,对45钢进行了表面熔覆处理.利用OM、XRD、硬度计分析了复合涂层的组织和硬度.结果表明,Ti的质量分数为3％时,熔覆层与基体实现了良好的化学冶金结合,熔覆层多为胞状晶,物相分析为α-Fe,熔覆层具有较高的硬度.     

旁轴送粉式激光扫描熔覆工艺研究

以Q235钢为基板,采用IPGYLS-4000型光纤激光器以及旁轴送粉器,搭建旁轴同步送粉式激光扫描熔覆工艺试验平台,在基板上进行熔覆试验。研究了激光功率、扫描速度和扫描宽度对熔覆层成形尺寸和对熔覆层组织的影响,结果表明:随着激光功率增大,铁基合金粉末熔化量提高,单层金属熔覆层的余高增加;扫描速度对熔覆层熔宽和余高的影响均较大,随着扫描速度的降低,金属熔覆层熔宽余高均增加,裂纹数量增多。约束应力是导致熔覆层出现裂纹的主要原因,通过优选工艺参数可以获得工艺良好无裂纹熔覆层,为下一步研究激光扫描多层熔覆无(小)变形焊接技术提供理论和技术依据。     

Cr12模具钢合金激光熔覆层的组织和性能研究

在Cr12模具钢材料表面上,分别进行了PHNi-60A、PHNi25WC-60A和Stellite6三种合金粉末的激光熔覆实验,并对实验结果进行分析。结果表明:Cr12模具钢表面上可实现镍基合金和钴基合金的激光熔覆,可获得较好的冶金界面结合;激光熔覆后表面的耐磨损性能比熔覆前的基体耐磨损性能有较大的提高;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,其最大值为1049HV0.2;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。     

AZ31B镁合金表面激光熔覆Cu-Ni合金层

针对镁合金表面耐磨性和耐蚀性差的问题,利用横流CO2激光器在AZ31B镁合金表面激光熔覆Cu-Ni合金层,并利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)分析熔覆层与基体的结合界面特征以及显微组织和成分分布情况,测试合金层的显微硬度和耐蚀性。结果表明:合金层与基体结合良好,缺陷较少,但局部存在不均匀的Cu-Ni富集区,且在其边缘区域的枝晶间均匀分布着1~1.5μm的十字状Laves相;合金层的硬度分布比较均匀,约为75HV0.05,明显高于基体的显微硬度45HV0.05;Cu-Ni合金层比AZ31B镁合金基体的腐蚀电位正移317mV,腐蚀电流降低78mA/cm2,耐蚀性也得到较大改善。     

铁基合金+WC激光熔覆层的显微组织与性能

在Q235钢和QT-600球铁表面激光熔覆铁基合金+WC粉末.利用扫描电镜(SEM)、光学显微镜(OM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)分析了熔覆层的微观组织,测试了熔覆层硬度和磨损性能.结果表明,Q235钢表面熔覆层组织较细,熔覆层与基体结合界面波形不明显,且出现白亮层.QT-600球铁表面熔覆层组织粗大,界面波形较大,基体混入多,无白亮层,硬度、耐磨性相对较低.分析认为,组织与性能的不同是由于Q235钢熔点较高,熔化量少,且熔池冷速快,组织细化.QT-600球铁表面熔覆层组织不均匀,其中等轴品的耐磨性高于柱状晶,原因在于较细的等轴晶晶界较多,增大了滑动阻力.     

Ti掺杂对Cr-Fe合金粉激光熔覆层组织与性能的影响

采用CO2激光加工机,在Q235钢基体表面预涂覆加入不同Ti含量(1%~4%)的高碳Cr-Fe合金粉,制备熔覆涂层。采用OM、XRD及硬度测试、耐磨测试、腐蚀性能测试等手段,研究了Ti掺杂对涂层组织性能的影响。结果表明,加入Ti减小了熔覆涂层初生碳化物尺寸,使组织均匀细化,物相为α-Fe、CrFe、(Cr,Fe)7C3、Cr7C3、TiC和Cr23C6。当加入Ti量为2%时,涂层表面平均硬度达到最高917.8 HV0.2,磨损率为0.491 mg·mm-2,自腐蚀电流密度最小,为517.6μA·cm-2。     

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。     

EA4T钢表面激光熔覆Fe314合金熔覆层的微观组织及性能

在EA4T钢表面激光熔覆Fe314合金熔覆层,采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)及显微硬度仪研究熔覆层微观组织及物相结构,并分析熔覆试样的力学性能。结果表明,Fe314合金熔覆层成型良好,无缺陷。熔覆层底部组织由平面晶与平面晶上方垂直于界面生长的粗大树枝晶组成,中部与上部组织以交叉树枝晶为主。熔覆层主要由奥氏体枝晶与枝晶间的(Cr、Fe)7C3相组成。熔覆层的显微硬度值高于基体,熔覆试样抗拉强度升高,但塑性韧性降低。冲击试样断口熔覆层为宏观上解理断裂,微观上局部准解理断裂的混合断裂机制,基体为宏观上小孔聚集型断裂,微观上准解理断裂的韧性断裂机制。     

Investigation of microstructure of laser cladding Ni-WC layer on Al-Si alloy

A plasma-sprayed Ni-WC layer was deposited on an Al-Si cast alloy surface, and then it was further melted by a 5 kW CO₂ laser. The microstructure and chemical composition of the laser-melted zone were investigated, and the microhardness in different parts was measured. Experimental results showed that the chemical composition of the sample was not uniform. Compositional segregation in the laser-melted zone was found. Some amorphous structure appeared in the nickel-rich locations after laser melting. Owing to the thermal effect of the laser scanning, an intermediate-phase Ni₃Al segregated from this region and formed Ni₃Al grains and amorphous grains. Some WC particles melted in the matrix, and chromium carbide Cr2;|C6 and (Cr,W)C separated during the cooling process. The highest microhardness (1027HV) was found in the high-nickel region.     

激光功率对Ni-WC熔覆层组织与性能的影响

用HGL-6000型横流CO₂激光器在316L不锈钢表面熔覆Ni-WC涂层。采用金相显微镜观察熔覆层组织形貌;利用显微硬度计和电化学工作站研究了不同激光功率对熔覆层硬度及耐蚀性的影响。结果表明,熔覆层组织主要为树枝晶及共晶组织自表面向内部逐渐粗化;随激光功率增加,熔覆层组织先细小后变得粗大,当激光功率为3500 W时,组织最细小;随功率增加,熔覆层硬度降低,且自表面至结合处均呈下降趋势,当激光功率为2500 W时,熔覆层硬度（573HV1）最高,为基体的3.3倍,功率为3500 W时,熔覆层硬度为基体的2.2倍;随功率增加,熔覆层耐蚀性先增强后减弱,功率为3500 W的熔覆层耐蚀性优于其它功率的熔覆层且与316L不锈钢耐蚀性相当。     

Formation of WC/Ni hard alloy coating by laser cladding of W/C/Ni pure element powder blend

WC/Ni coating was formed by laser cladding of a W/C/Ni powder blend. The formed WC crystals have rectangular or quadrangle cross-section shapes with size of 2–30 μm. Step, twist and cross growth morphologies of WC formation were observed. The coating contains WC, CW_3, WNi, FeW₃C, Fe₆W₆C, W₃O, W, C, and (Fe,Ni) phases.