激光熔覆Fe-Al-Si复合涂层研究

采用激光熔覆技术在Q235钢表面制备Fe-Al复合涂层和Fe-Al-Si复合涂层.利用X射线衍射仪和扫描电镜等方法分别研究两种涂层的物相和微观组织,并测试其显微硬度和耐磨性,同时进行对比分析.结果表明:Fe-Al复合涂层主要由Fe、Al、Al2O3、Fe3Al等相组成,而Fe-Al-Si复合涂层主要由Fe、SiO2以及Al2Fe3Si4等相组成;Fe-Al复合涂层内部存在孔隙缺陷,而Fe-Al-Si复合涂层内部无裂纹、气孔等,组织更均匀细小,与基体之间冶金结合良好;Fe-Al-Si复合涂层的显微硬度和耐磨性均约为Fe-Al复合涂层的1.8倍.     

铸钢激光熔覆Ni-WC合金涂层的超显微硬度研究

本文运用UMHT－3型超显微硬度仪结合X射线衍射仪、EDAX能量损失谱仪对铸钢表面激光熔覆Ni-WC合金涂层的组织和性能进行了研究。结果表明：由表面到内部硬度值呈现较为复杂的变化，结合组织分析结果给出了解释。     

铝合金表面激光熔覆SiC复合涂层工艺研究

采用激光熔覆技术在铝合金表面制备SiC颗粒增强的Ni基合金复合涂层,其中SiC粉末采用预置和同步送粉两种方法.试验结果表明,在激光功率P=1～2.5 kW、光斑直径d=3～5 mm、扫描速度v=2～3 mm/s工艺条件下,预置SiC粉末厚度1 mm或送粉量mp=15 g/min,可以获得表面平、无裂和界面结合较好的熔覆层.     

激光熔覆原位合成TiC-TiB2复合涂层

为了提高材料表面的强度及耐磨性,在Fe901自熔性合金粉末中添加了不同比例的(TiO2+B4C+C+Al)混合粉末,采用激光熔覆技术在45钢表面成功制备了TiC-TiB2增强复合涂层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、显微硬度计和磨损试验机等对复合涂层的相组成、显微组织形貌及力学性能进行了分析,同时对反应体系进行了热力学计算。结果表明:复合涂层与基材呈冶金结合,无气孔、裂纹等缺陷。反应体系满足原位合成TiC和TiB2的热力学条件。涂层物相由α-Fe、TiC、TiB2和(Fe,Cr)7C3组成。细小的方块状TiC颗粒和长条状TiB2均匀弥散分布于涂层基体上,可起到进一步细化组织及沉淀强化的作用。添加(TiO2+B4C+C+Al)混合粉末后,涂层组织明显细化且树枝晶数量减少,并且随着添加量增多,组织越细小。TiC-TiB2增强复合涂层显微硬度在720~760HV0.2之间,比不含TiC-TiB2的涂层提高了30%左右,耐磨性明显提高,混合粉末添加质量分数为50%时耐磨性最好。     

激光熔覆Ni-Al2O3复合涂层的微观结构与耐腐蚀性能研究

目的 解决Cr-Ni系不锈钢在重腐蚀工业环境中本体耐腐蚀性能不足的问题。方法 采用激光熔覆技术制备Ni-Al2O3复合涂层,利用X射线衍射、扫描电镜、能谱仪(EDS)和显微硬度计、电化学工作站等技术研究所制备涂层的微观结构、相组成和元素分布,分析Al2O3含量对复合涂层形貌、显微硬度和耐腐蚀性能的影响规律。结果 复合涂层组织均匀、无明显缺陷,与基体之间存在明显的冶金结合区,沿着该复合涂层深度方向的微观结构依次呈现为胞状晶、定向生长的柱状晶及细小的等轴晶,物相则由均匀分布于复合涂层顶部的Al2O3颗粒和金属间化合物(Fe-Ni、Fe-Ni-Cr固溶体)构成。随着Al2O3含量的增大,复合涂层的显微硬度呈先增大后减小的趋势,腐蚀电位呈先增大后减小的趋势,而失重腐蚀速率和腐蚀电流密度呈先减小后增大的趋势,涂层的耐腐蚀性能呈先增强后减弱的趋势。在Ni-x%Al2O3(x为0、0.15、0.25、0.35,质量分数)复合涂层中,Ni-25%Al2O3复合涂层具有较高的显微硬度和良好的耐腐蚀性能,该涂层的显微硬度达到1 026.3HV,腐蚀失重速率为0.15 mg/(cm².h),腐蚀电压和腐蚀电流密度分别为–326.6 mV和38.6 µA/cm²。当继续增加Al2O3的含量时,气孔和裂纹等缺陷开始增多,复合涂层的显微硬度和耐腐蚀性能均呈现下降趋势。研究表明,Ni-x%Al2O3(x≤25)复合涂层的显微硬度和耐腐蚀性能的变化由细晶强化、固溶强化和颗粒强化协同作用所致。结论 激光熔覆Ni-25%Al2O3复合涂层具有较高的硬度和良好的耐腐蚀性,可以有效防护Cr-Ni系不锈钢,提高重腐蚀工业环境下机械零件的耐蚀性和使役寿命。     

镁合金表面激光熔覆Al-Si合金涂层的组织和耐磨性

以Al-Si共晶合金粉末为熔覆材料,在AZ91D镁合金表面进行了激光熔覆试验,利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对激光熔覆层的组织、成分和相组成进行了分析,测试了激光熔覆层的显微硬度和磨损性能。结果表明,激光熔覆层由α-Mg过饱和固溶体和Mg17Al12、Mg2Si、Al3Mg2金属间化合物等相组成,且与基材之间形成了良好的冶金结合。由于激光熔覆层中存在金属间化合物析出相强化、细晶强化和固溶强化等多种强化作用,熔覆层的硬度比AZ91D合金提高了3#4倍,磨损量比AZ91D合金降低了72%。     

纯铜表面激光熔覆WC-Co涂层研究

利用超音速火焰喷涂和激光重熔技术在纯铜基体上制备WC-Co涂层.利用维氏硬度计测试了其显微硬度,用扫描电镜分析了激光熔覆层的微观形貌.结果表明:所制得熔覆层组织致密、无裂纹,与基体形成了良好的冶金结合.熔覆区表层的WC颗粒均匀分布,颗粒较小,形成了一层硬度很高的耐磨层,在熔化区中下部,组织为基体Cu和Co、W等组成的固溶体以及呈散落状分布着一些未熔化的大小不一的WC颗粒.激光熔覆区的显微硬度约为基体的10倍.     

球墨铸铁表面激光熔覆Fe-Cr-Si-B涂层

在球墨铸铁QT600-3表面激光熔覆铁基合金涂层,分析测试了激光熔覆层的微观组织、显微硬度以及界面处Fe、Cr元素的分布情况。结果表明:激光熔覆区为胞状晶和树枝晶结构,组织均匀致密,Fe、Cr等元素在熔覆层与母材间发生了相互扩散,形成良好的冶金结合,并有硬质点的弥散分布,使得涂层硬度大幅度提高,大约为基体硬度的2.6倍。     

TiAl合金激光熔覆金属硅化物复合材料涂层组织研究

利用预涂NiCr-Si复合粉末对TiAl合金进行激光熔覆处理，分析了涂层的显微组织及其形成机理，并讨论了显微组织与预涂合金粉末成分的关系。结果表明：涂层的显微组织由初生块状Ti5Si3相及点状γ-NiCrAl／TiSi共晶组织组成，随着预涂合金粉末中Si含量的增加，涂层中初生Ti5Si3块状相的体积分数增大，显微硬度提高，涂层与基体之间为良好的冶金结合。     

激光熔覆Fe-W合金涂层的组织及性能

以纯钨粉末为熔覆材料,采用同轴送粉激光熔覆技术,在Q235A钢表面制备了Fe-W合金耐磨涂层.利用X射线衍射（XRD）、光学显微镜、扫描电镜（SEM）及能谱（EDS）对熔覆层的显微组织进行了分析,用显微硬度计和摩擦磨损试验机对熔覆层的硬度和耐磨性进行了测试.结果表明,熔覆层与基底冶金结合,无明显裂纹或气孔,涂层内部由致密的粗大树枝状和短棒状Fe7W6增强相以及弥散分布的细小颗粒状Fe2W相组成,其均匀分布在α-Fe固溶体中.熔覆层平均硬度700 HV,为基材Q235A钢的3.5倍,同时耐磨性能也得到了显著提高.     

TC4钛合金表面激光熔覆法制备Y_2O_3颗粒增强Ni/TiC复合涂层

采用激光熔覆法在TC4钛合金表面原位制备Y2O3颗粒增强Ni/TiC复合涂层,研究涂层的相组成、微结构、成分分布及性能。结果表明,复合涂层内的微结构和成分在深度方向具有分层现象,这主要是由激光熔覆过程的快速熔凝和冷却过程所致。在激光熔覆过程中,TiC粉末完全熔化并在凝固过程中析出为细小枝晶,这些TiC枝晶的尺寸随着深度的增加而减小,而Y2O3颗粒则分布在整个重熔层中。Y2O3颗粒增强Ni/TiC复合涂层具有较均匀的硬度,其最高值约为HV1380,比基体高4倍以上。由于复合涂层具有高的硬度,钛合金经过激光熔覆后其耐磨性得到大幅度提高。     

Laser surface cladding of MRI 153M magnesium alloy with (Al+Al2O3)

Laser surface cladding was carried out on a creep-resistant MRI 153M magnesium alloy with a mixture of Al and Al₂O₃ powders using a pulsed Nd:YAG laser at scan speeds of 21, 42, 63 and 84 mm/s. The Al₂O₃ particles partially or completely melted during laser irradiation and re-solidified with irregular shapes in the size range of 5-60 µm along with a few islands as large as 500 µm, within the grain-refined Mg-rich dendritic matrix. More than an order of magnitude improvement in wear resistance after cladding was attributed to the presence of ultra-hard Al₂O₃ particles, increased solid solubility of Al and other alloying elements, and a very fine dendritic microstructure as a result of rapid solidification in the cladded layer. However, corrosion resistance of the laser cladded alloy was reduced by almost an order of magnitude compared to that of the as-cast alloy mainly due to the presence of cracks and pores in the cladded layer.     

WC和Al2O3对氩弧熔覆FeAlCoCrCuTi0.4高熵合金涂层组织和耐冲蚀性能影响

利用氩弧熔覆技术制备了FeAlCoCrCuTi0.4,WC/Al2O3-FeAlCoCrCuTi0.4高熵合金涂层,并通过XRD,SEM,EDS,硬度测试和冲蚀磨损测试等方法,探究了WC和Al2O3的添加对FeAlCoCrCuTi0.4高熵合金涂层显微组织和性能的影响.结果表明,通过氩弧熔覆技术所制备的合金涂层表面成形性良好,无孔洞、裂纹等缺陷产生,与基体呈高强度冶金结合.WC和Al2O3的添加对涂层稀释率的降低有显著作用.三种涂层都是主要由Bcc相(Fe-Cr固溶体)构成,晶粒以胞状树枝晶形式存在.添加WC后,晶粒细化明显,在各种强化作用下涂层硬度为685.8HV.且WC和Al2O3的添加显著提高了涂层耐冲蚀磨损性能,耐磨性几乎可以达到FeAlCoCrCuTi0.4高熵合金涂层的2倍.     

Al2O3 eliminating defects in the Al coating by laser cladding to improve corrosion and wear resistance of Mg alloy

Although Al produces a solid metallurgical bonding with Mg alloy substrates, micropores or crevices in the Al coating can reduce the resistance of Mg alloy to corrosion. In this study, a composite coating with a defect-free microstructure was prepared on the AZ31 Mg alloy substrate by introducing Al₂O₃ into the Al matrix via the method of laser cladding. On the one hand, Al₂O₃ with thermal insulation had a low thermal expansion coefficient and was not very prone to voids during laser melting. On the other hand, Al₂O₃ particles with a small size acted as the filler in the micropores or crevices. The Al/Al₂O₃ coating exhibited a smaller current density (2.1 × 10⁻⁶ A/cm²) in comparison with those of bare substrate and Al coating (158.4 × 10⁻⁶ and 3.1 × 10⁻⁶ A/cm², respectively), which was mainly ascribed to the pore-free microstructure and high resistance to corrosion of Al₂O₃ phase. A favorable microhardness value of 95.3 HV was achieved for Al/Al₂O₃ coating, approximately 1.8 times higher than that of Al coating (52.8 V), which was mainly ascribed to the dispersion hardening of Al₂O₃ phase. Meanwhile, the Al/Al₂O₃ coating significantly reduced wear volume from 2.8 mm³/m of Al coating to 0.4 mm³/m, showing great potential for weight reduction applications.     

TiO2对高硬度镍基合金激光熔覆层组织的影响

在45钢表面进行了对高硬度镍基合金粉末添加TiO2的激光熔覆试验。利用扫描电镜、电子探针和X射线衍射仪对激光熔覆层的显微组织进行了分析，测试了熔覆层的显微硬度。结果表明，G112 (质量分数，％)4TiO2涂层组织由细小的树枝状或花朵状碳、硼化物多元共晶体 细小颗粒相 韧性基体相组成，加入适量的TiP2，能够均匀细化涂层组织，抑制涂层中粗大的块状脆性相的产生，提高涂层中韧性相成分分数，降低涂层的裂纹敏感性，且涂层的硬度分布均匀，平均硬度750HV0．3。     

化学沉积法合成WC/Co粉体及其激光熔覆涂层的制备

采用化学沉积法合成了WC/Co复合粉体．通过激光熔覆的方法在2Cr13不锈钢基体上制备WC／Co复合涂层．并对复合粉体的成分、激光熔覆涂层的形貌、结构和性能进行研究、结果表明：复合粉体中Co的含量为17．23wt％,经过激光熔覆的复合涂层与基体之间达到了冶金结合．激光熔疆涂层可以分为三个区域：熔化区（合金层）,结合区及基村热影响区．复合涂层的显微硬度达到1200HV0.1。     

稀土Y2O3对6063Al激光熔覆镍基熔覆层耐磨性的影响

利用激光熔覆技术,在6063铝合金表面制备了添加有不同含量Y₂O₃的Ni60合金熔覆层,并对熔覆层进行了耐磨性试验. 通过分析熔覆层组织、熔覆层表面磨痕形貌、磨损量及摩擦系数,研究Y₂O₃含量对铝合金表面激光熔覆Ni基涂层耐磨性能的影响. 结果表明,添加5%Y₂O₃的Ni60熔覆层组织呈现明显的网状分布的枝晶和细小的等轴晶,稀土Y₂O₃可以改善铝合金表面Ni60熔覆层的组织,促进晶粒细化和成分分布均匀;添加稀土Y₂O₃的Ni60基熔覆层较Ni60熔覆层的磨损面崩损程度减小了,摩擦稳定性得到提高;随着稀土含量提高,熔覆层的磨损量减小,但Y₂O₃含量高于5%时磨损量基本不会大幅变化;5%Y₂O₃+Ni60熔覆层具有良好的磨损形貌、较低的磨损量以及较稳定的摩擦系数,其熔覆层的耐磨性是Ni60熔覆层的6.1倍,是6063Al合金基体耐磨性的20.1倍.     

TiB2对Ni基合金激光熔覆层组织与性能的影响

采用5 kW CO2激光器在低碳钢表面熔覆Ni基合金层及TiB2/Ni基合金金属陶瓷涂层,研究了两种涂层的组织、显微硬度以及滑动磨损特性.结果表明,Ni基合金层主要组成相为γ-(Ni,Fe),Cr23C6等,TiB2/Ni基合金复合涂层组成相主要有γ-(Ni,Fe),Ni3B,TiB2和TiC等;Ni基合金层由发达γ-(Ni,Fe)枝晶和其间共晶组织所组成,TiB2/Ni基合金复合涂层典型组织为等轴固溶体以及其间细小共晶组织;TiB2对熔覆层的组织有显著的影响,使熔覆层组织细化,并由树枝晶转变为等轴晶;加入TiB2可显著提高Ni基合金涂层的显微硬度及耐磨性能.     

纳米Y2O3-Co基合金激光熔覆复合涂层的分析

采用纳米Y2O3和Co基合金粉末,并利用激光表面熔覆技术和堆焊技术在Ni基合金基体上制备了纳米Y2O3-Co基合金复合涂层.运用扫描电镜(SEM)等测试方法,研究了复合涂层的显微组织和显微硬度,通过磨损试验和腐蚀试验分析了激光熔覆涂层和单一堆焊层的耐磨性和耐蚀性.结果表明,激光熔覆层显微组织由熔合区、细等轴状枝晶区及粗枝晶区构成;激光熔覆层的显微硬度由堆焊层的512.8 HV提高到868.9HV;激光熔覆层的耐磨性提高了51.2倍,40 min磨损量由堆焊层的25.6 mg降低到激光熔覆层的0.5 mg;激光熔覆层在10%HCl、10% HNO3和10% NaOH中的耐腐蚀性均比堆焊表面有明显改善.     

激光参数对Ni基熔覆层结构及耐磨性的影响

采用热喷涂预置和激光熔覆方法在Q235钢基体上熔覆Ni基合金涂层和Ni/WC复合涂层，研究激光功率对涂层微观结构的影响。结果表明，选择合适的激光输出功率，可获得组织分布均匀、低稀释率、与基体结合良好的合金涂层；在Ni/WC复合涂层中，合理的激光功率使WC颗粒部分熔化，并在颗粒周围重新凝固并析出针状碳化物，这既有利于提高涂层的硬度又能使未熔化的WC颗粒与涂层内合金溶剂牢固结合。激光功率较大时涂层内WC颗粒烧损并沉底，沉积在涂层底部的WC颗粒，使基体到涂层的性能发生突变，这样既容易引发裂纹及疲劳破坏，又不利于涂层表面的耐磨。