激光熔覆铁基涂层工艺参数的研究

以激光熔覆铁基涂层为研究对象,在MM-P2屏显式摩擦磨损试验机上进行摩擦磨损对比实验,分析了不同工艺参数下熔覆层形貌及熔覆涂层后磨损量的变化关系.结果表明:熔覆涂层后的表面硬度均在62HRC以上,远高于基体的硬度;熔覆层的形貌和质量主要影响因素是扫描速度,激光功率次之,并在此基础上采用能量密度进行表征,能量密度为60 J/mm2左右时的耐磨性最好,其最佳组合工艺参数为激光功率3.2 kW左右、扫描速度300 mm/min左右.激光功率过高,扫描速度过快都会导致熔覆层耐磨性能下降.      

激光加工参数对Al_2CoCrCuFeNiTi高熵合金涂层质量的影响

利用激光熔覆法制备Al2CoCrCuFeNiTi高熵合金涂层,研究激光加工参数对高熵合金涂层质量的影响。结果表明:当激光功率过小时,激光注入能量较少,涂层和基体不能形成良好的结合;当激光功率过大时,基体材料表面熔化过多,所得稀释率过大,造成涂层的性能下降。在保证涂层与基体结合良好的前提下,随扫描速度增大,显微组织变得细小均匀,耐蚀性变好。激光熔覆法制备Al2CoCrCuFeNiTi高熵合金涂层的最佳工艺参数为:激光功率P=2500W,扫描速度V=3mm/s,熔覆粉末厚度d=1.0mm,光斑直径D=4.0mm。     

TA2钛合金表面激光熔覆金属钽探索实验研究

在保证钛合金穿地阀门硬密封面耐腐蚀性前提下,为了提高其硬度、耐磨性及抗压疲劳性能,以TA2钛合金板材作为基体,利用YAG激光器进行表面激光熔覆纯钽(Ta)的探索实验研究。分别采用OM、SEM、EDS及显微硬度计,研究了激光熔覆的Ta涂层的冶金结合情况、组织结构、成分分布及硬度分布。结果表明:在TA2钛合金表面直接激光熔覆纯Ta粉是可行的,且制备的Ti-Ta合金涂层与基体形成良好的冶金结合;激光熔覆层内Ti元素稀释度较大,随着与结合面距离的增加,稀释度逐渐减小;激光熔覆层与基体结合区主要由枝晶组成,熔覆层中部由枝晶及部分块状组织组成;熔覆层显微硬度HV_(0.2)为190~200,相对Ti基体硬度提高了40以上,而结合区显微硬度HV_(0.2)为200~220,硬度梯度变化较为明显。     

激光功率对碟阀表面熔覆Ni 基合金涂层性能的影响

采用半导体激光器在2205双相不锈钢表面激光熔覆Ni基合金涂层.借助扫描电镜、电化学综合测试仪和硬度测试仪等,探讨了激光功率对涂层稀释率、微观组织、耐腐蚀性能及硬度的影响.结果表明:激光功率越大,涂层稀释率越大,熔覆层与基体元素发生更多的对流扩散;熔覆层的耐腐蚀性能随激光功率的增加而降低,当激光功率为2.7 kW时,熔覆层的自腐蚀电位最低,为-0.46 mV,腐蚀电流最小,为3.47×10-5 A/cm2. 硬度测试实验表明,激光熔覆Ni基合金涂层硬度最高达680 HV,约为基体硬度的2.5倍.      

激光功率对激光熔覆FeCrBSi合金组织和性能的影响

采用激光熔覆技术在 45 钢表面制备了 FeCrBSi 熔覆层, 研究了激光功率对熔覆层组织和硬度的影响规律。 试验结果表明, 激光熔覆 FeCrBSi 熔覆层上部、 中部和下部的组织分别为等轴晶、 胞状晶和胞状树枝晶、 平面晶。 在扫描速率 8 mm/s, 送粉率 33 g/min, 光斑直径 3.19 mm, 激光功率 1800~3400 W 的条件下, 随着激光功率的增 加, 熔覆层不同位置的显微组织变粗; 熔覆层硬度先升高再降低; 熔覆层磨损体积先减少后增加; 熔覆层的自腐 蚀电位先升高后降低; 自腐蚀电流密度先降低后升高。 当激光功率为 2600 W 时, 熔覆层具有最高显微硬度 669 HV0.2, 熔覆层耐磨性最好, 磨损体积为基体 59.8 %, 同时熔覆层的耐蚀性最优, 自腐蚀电位为 -426.41 mV, 自 腐蚀电流密度为 0.45 μA/cm2。     

铸铁表面激光熔覆1725/WC复合涂层工艺参数优化

采用激光熔覆技术在铸铁表面制备了1725/WC复合涂层,利用正交试验考察了激光功率、扫描速度及送粉率等因素对熔覆层稀释率和硬度的影响。结果表明：各因素对熔覆层稀释率影响的主次顺序为激光功率>送粉率>扫描速度。对熔覆层表面显微硬度影响的主次顺序为送粉率>激光功率>扫描速度。最优工艺参数为激光功率2 000 W,扫描速度15 mm/s,送粉率10 g/min。按最优工艺制备的1725/WC复合涂层成形质量较好,WC分布较均匀,熔覆层的平均硬度(HV0.2)为483.0。     

钛合金表面激光熔覆Ti-Mo-Si涂层组织研究

为了改善钛合金的硬度和耐磨性能,利用5 k W YLS-5000光纤激光器,在TC4合金表面分别激光熔覆纯Ti粉、Ti-15%(Mo+Si)和Ti-30%(Mo+Si)混合粉末(质量分数,Mo与Si原子比为1∶2),通过正交实验选择合适的功率和扫描速度等工艺参数,得到3种不同的涂层,利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)对熔覆层的微观组织进行观察和研究、X射线衍射仪(XRD)研究熔覆层相组成,用显微硬度仪测得3种熔覆层的硬度。结果发现,功率为3 k W扫描速度10 mm·s-1得到熔合较好,缺陷较少的熔覆层。熔覆纯钛粉涂层组织为细小针状马氏体α'相,熔覆Ti-15%(Mo+Si)涂层在界面处共析出白色条状Ti Si2,熔覆Ti-30%(Mo+Si)涂层上部出现了镶嵌在涂层中的分块状Mo5Si3,MoSi2硬质相,而且白色晶间析出物增多,XRD结果显示β相增多。3种涂层熔覆区硬度有很大的区别,熔覆纯钛粉涂层平均硬度为HV0.2500左右,熔覆Ti-30%(Mo+Si)涂层最高硬度达到了HV0.21120,是基体的3.4倍左右。分析比较了3种涂层组织差异的原因,Mo,Si元素添加对钛合金组织的影响,结合热力学分析,探讨混合粉末形成Mo Si2的反应机制。     

基于NSGA-Ⅱ算法的高熵合金材料激光熔覆形貌的预测和控制方法

针对激光熔覆AlCoCrFeNiTi合金的成形质量问题，探索工艺参数对稀释率、高宽比和熔覆面积的影响规律，实现熔覆成形质量的预测与优化。采用响应面法建立激光功率、扫描速度、送粉电压与稀释率、高宽比和熔覆面积的数学模型，通过NSGA-Ⅱ遗传算法进行多目标优化。试验结果表明，最优工艺参数为激光功率1 770.60 W，扫描速度5.96 mm/s，送粉电压为23.26 V，稀释率、高宽比、熔覆面积的误差分别为6.69%、9.27%、11.96%。稀释率随着激光功率和扫描速度的增大而增大，送粉电压则相反；高宽比及熔覆面积均随着扫描速度增大而减小，送粉电压则相反。该研究结果能为高熵合金熔覆层形貌的预测和控制提供理论依据。     

半导体激光熔覆Ni包B_4C涂层的组织与性能

在304不锈钢表面采用半导体激光熔覆制备Ni包B_4C涂层,研究激光加工参数对涂层的组织形貌、物相组成、硬度和耐磨性能的影响。结果表明,当激光功率为3 k W和扫描速度为6 mm/s时,熔覆层无气孔、无裂纹,与基体呈冶金结合;熔覆层的显微组织为枝晶共熔体和再生的二次枝晶,熔覆层的主要物相由γ-Ni,Ni_4B_3,Fe_3C,B_4C,B_(13)C_2,Cr_3Ni_2,(Fe,Ni)23C6和Fe_(23)(C,B)_6等组成;熔覆层具有较高的硬度(平均值为900 HV_(0.2)),耐磨性是基体的7.6倍,硬度和耐磨性的提高归因于熔覆层中未完全熔解的B_4C颗粒以及新形成的强化相和硬质相。     

球墨铸铁表面激光熔覆钴基合金涂层的组织与性能

为了研究球墨铸铁QT600-3表面激光熔覆钴基合金的组织和性能,本试验采用预置送粉法,利用6 kW CO_2激光器将粒度为46~106μm的CoCrW合金粉末激光熔覆到QT600-3基材表面,激光熔覆工艺参数为:激光功率P=3.0 kW、扫描速度V=350 mm·min~(-1)、光斑直径2 mm、搭接率1.5,三道次熔覆,熔覆层厚度约为3 mm,在熔覆过程中采用热量补偿方法对试样温度场进行调控。通过Olympus金相显微镜(OM)、Zeiss-Sigma扫描电镜(SEM)、X'Pert MPD Pro型X射线衍射仪(XRD)、MHV2000数显显微硬度计,分析了熔覆层横截面的显微组织、物相及硬度的变化规律。结果表明:熔覆层表面成形良好,无裂纹、气孔等缺陷;熔覆层分为熔化区、结合区和热影响区,熔覆层与基体冶金结合良好,主要由γ-Co(面心立方)过饱和固溶体以及碳化物CoC_x,Cr_7C_3等组成;熔化区由表层的树枝晶和内部的胞状晶组成,在热影响区发生了组织转变,形成了马氏体并且球状石墨部分溶解,直径变小。熔覆层硬度随着与球墨铸铁基体表面距离增加,呈现先快速增大,后平缓增加,最后在表层区域又快速增大,熔覆层的最高硬度达到HV0.21077,较球墨铸铁基体的硬度提高了4倍以上。     

钛铝合金表面熔覆涂层的制备及组织特征

针对现有熔覆基体与熔覆层结合不紧密、工艺参数难以控制的缺陷,采用高功率连续CO2横流激光器及配套数控加工系统,实现了将Ni60B合金粉末均匀密实地熔覆在钛铝合金表面的方案。结合扫描电镜、金相分析、硬度测试等手段研究了输出功率、扫描速度对熔覆层组织和性能的影响。研究发现,基体材料与熔覆层之间存在明显的合金元素扩散现象,熔覆层与基体结合紧密;当激光功率为4.0 Kw,扫描速度为100 mm·min-1时,熔覆层的硬度达最高达HV 900以上。     

45钢激光熔覆镍基合金组织及性能研究

采用横流CO,激光器在45钢表面激光熔覆了一层镍基合金涂层,研究了激光加工工艺对熔覆层组织、性能的影响。结果表明：熔覆层宏观质量良好;熔覆层与基体形成了良好的冶金结合;熔覆层组织均匀致密并呈现出垂直于界面的定向凝固特征,从结合区到表面依次为平面晶、胞状晶、粗大枝晶、细小枝晶等;熔覆层显微硬度与绝对比能量有关,其值为12时有最大硬度,可达610．6HV,为基体硬度的4倍。综合考虑各影响因素并进行正交分析得出结论：送粉率7．1g／min、扫描速度2．5mm／s、激光功率3000W时为最佳工艺参数。     

送粉法激光熔覆工艺对不锈钢熔覆层微观组织结构与性能的影响

本文研究了送粉法激光熔覆条件下,最优化的激光熔覆工艺窗口及其对熔覆层性能的影响.结果表明,对于粒度范围为53～150μm的球形不锈钢粉,送粉法激光熔覆的最优化的工艺窗口为:功率2600 W、扫描速度8 mm/s、熔覆层厚度2.0 mm、搭接率50％.在此条件下熔覆层显微硬度最高可达721.68 HV0.2,为基体硬度的...     

激光-TIG电弧复合热源熔覆Ni基合金组织与性能的研究

研究了半导体激光与TIG电弧复合热源在Q235基体上熔覆Ni60金属粉末熔覆层的宏观形貌、微观组织、显微硬度、耐磨性、耐腐蚀性等性能。研究表明激光-TIG电弧复合热源熔覆中,引入电弧可以显著降低所需激光功率并得到与大功率激光熔覆层相近的宏观形貌,同时复合热源熔覆层具有较好边缘铺展性;复合热源中电弧功率不变,随着激光功率的增加,熔覆层中枝晶尺寸变大,同时Cr的析出物数量减少、尺寸增加且分布趋向不均匀,这导致熔覆层的显微硬度、耐磨性、耐腐蚀性均降低。     

物流机器人铝合金机械臂的表面强化与力学性能研究

为提高物流机器人机械臂用铝合金的硬度和拉伸性能,单道熔覆WC-Ni涂层对比分析熔覆层的形貌和硬度,并在拉伸棒表面进行多道熔覆制备拉伸试样。结果显示,随着激光功率的增大,单道熔覆层高度先增大后减小,熔池深度增大,熔覆层宽度增大,稀释率先减小后增大,当激光功率为1.0 kW时单道熔覆层稀释率达到最小,与基体结合强度达到最大,冶金结合效果较优。熔覆层有新相W₂C、NiAl、Ni₃Al、M₇C₃、M₂₃C₆生成,熔覆层顶部由胞状晶组成,中部存在大量WC颗粒和M₇C₃、M₂₃C₆析出相,结合区主要由具有方向性的树枝晶组成。单道熔覆层HV硬度先增大后减小,最大值为960.6,多道抗拉强度为313 MPa,延伸率为1.3%,相比于基体分别提高了21.8%和降低了27.8%,多道熔覆层与基体之间的拉伸断口较平坦。     

不锈钢表面激光熔覆镍基合金层研究

采用多层多道搭接的激光熔覆方法在0Cr18Ni10Ti不锈钢表面上分别熔覆两种镍基合金涂层.1#合金涂层的硬度在HRC34左右,无开裂;2#合金涂层的硬度在HRC47左右,易开裂.采用硬度较低的1#合金涂层作为过渡层成功解决了2#合金涂层的开裂问题,成功制备出大面积较厚涂层.经光学显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及能谱(EDS)分析可知,大面积熔覆层的表层主要由γ-Ni枝晶、块状γ-Ni和M12C型碳化物增强相组成.显微硬度测试表明,表层平均硬度达HV0.2583,自熔覆层表层至基体,显微硬度逐渐降低.     

不同送粉速度对TC4钛合金表面激光熔覆的影响

采用光纤激光对TC4钛合金表面进行熔覆改性,研究送粉速度对熔覆工艺过程和熔覆层性能的影响.采用高速摄像机拍摄了加热粉末在空间的分布形貌,采用光学显微镜观察了熔覆层横截面形貌,采用EDS分析了熔覆层的氮含量分布,并测量了熔覆层横截面的显微硬度.实验表明,送粉速度较小时,粉末吸收少量激光能量,熔池较大,熔覆层宽而浅;送粉速...     

钛合金表面激光熔覆Ti-Mo-Si涂层组织研究

正为了改善钛合金的硬度和耐磨性能,上海工程技术大学郑亮等人利用5 k W YLS-5000光纤激光器,在TC4合金表面分别激光熔覆纯Ti粉、Ti-15%(Mo+Si)和Ti-30%(Mo+Si)混合粉末(质量分数,Mo与Si原子比为1∶2),通过正交实验选择合适的功率和扫描速度等工艺参数,得到三种不同的涂层。利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)对熔覆层的微观组织进行观察和研究,用X射线衍射仪(XRD)研究熔覆层相组成,用显微硬度仪测得三种熔覆层的     

20#钢表面镍基添Y2O3激光熔覆层及其高温磨损行为

采用激光熔覆法,在20#钢表面制备出添Y2O3的镍基合金粉末的熔覆涂层.分析了熔覆层的相组成、高温耐磨性能;观察了熔覆层显微形貌.结果表明:所制得的熔覆层组织均一、致密,与基体形成了良好的冶金结合.添加Y2O3的熔覆层硬度提高到基体的3.9倍,高温耐磨率仅是基体的1/4.熔覆层耐磨能力增强的主要原因是熔覆层与基体良好的冶金结合,镍基合金良好性能,组织细化以及硼化物、硼碳化物等析出相的强化作用.     

采用激光熔敷Ni—WC技术修复破碎辊的工艺研究

熔敷Ni—WC技术采用自重送粉法，在ZG35CrMo基体表面用圆光斑激光熔敷Ni—WC复合涂层，其过程中要严格控制激光功率、扫描速度、送粉量、光斑进给量及基材的温度。这种方法可有效地减少表面裂纹、气孔，并能降低基体材料对熔敷材料的稀释，有效地提高熔敷层的硬度和耐磨性，延长破碎辊的使用寿命。