H13 钢表面激光熔覆 H13 合金涂层质量研究

目的研究获得高质量H13激光涂层的工艺。方法以H13合金粉末为熔覆材料,在H13钢退火基体表面制备H13合金涂层,采用均匀设计试验,利用金相法检测涂层的几何形貌参数,得到涂层宽度回归模型,并验证所建立模型的准确性。利用光学显微镜和扫描电镜分析涂层的显微组织形貌,对涂层成分进行分析,通过显微硬度计测试涂层截面的显微硬度分布。对涂层气孔、裂纹和成分偏析进行分析。结果扫描速度22 mm/s,激光功率1300 W,送粉速率21 g/min时,H13合金涂层与基体呈良好的冶金结合,涂层内组织均匀致密,无裂纹缺陷,截面显微硬度约600~699HV,是H13基体硬度的2.4~3倍。扫描速度14 mm/s,激光功率1400 W,送粉速率42 g/min时,涂层的截面显微硬度约为669~698HV,是基体的2.85~3倍。结论在两种工艺条件下,均能获得质量较优的H13合金涂层。     

激光熔覆制备高熵合金涂层的研究进展

激光熔覆技术具有高的冷却速度、低的稀释率、涂层与基体冶金结合等优点,采用激光熔覆技术制备耐磨性和耐腐蚀好的高熵合金涂层是近几年高熵合金领域的研究热点之一。首先概括了激光熔覆技术制备的高熵合金体系及组织结构特征,大多高熵合金涂层以固溶相为主,少数合金涂层形成了非晶相,与熔炼制备高熵合金块体材料相比,涂层组织具有均匀、细小致密等特点。然后介绍了涂层的性能特征,涂层具有较高的硬度、良好的耐磨性,同时指明高耐磨性涂层不仅具有高的硬度,同时还需要具有一定的塑韧性。涂层合金中大多包含有Al、Cr、Si和Co等形成稳定氧化膜的元素,呈现优异的抗腐蚀性能。随后重点概述了合金元素（Al、Mo、V、Ti、B、Ni、Nb和Cu等）、熔覆工艺参数（激光功率、扫描速度和预制层粉末厚度）和热处理工艺对涂层组织结构和性能的影响规律。其中,熔覆工艺参数对涂层组织结构和性能的影响研究相对较少,将是未来研究的重点内容之一。最后对激光熔覆技术制备高熵合金涂层存在的问题和未来的研究方向做了展望。     

激光熔覆高熵合金涂层的耐腐蚀性能研究进展

利用激光熔覆技术制备的高熵合金涂层已成为一种新兴的绿色清洁耐腐蚀涂层.为了最大程度发挥高熵合金涂层的耐腐蚀防护性能,需要探究激光熔覆高熵合金涂层耐腐蚀性能的影响因素及影响机理.首先阐述了高熵合金理论以及利用激光熔覆技术制备高熵合金涂层的优势,总结了高熵合金激光熔覆涂层优异耐腐蚀特性及耐腐蚀强化机理.重点综述了高熵合金元素组成、激光熔覆工艺参数、涂层后处理工艺以及服役温度4个因素,对高熵合金激光熔覆涂层耐腐蚀性能的影响规律与影响机理.高熵合金中适当添加Ni、Al、Ti等元素,在一定程度上可以提高涂层的耐腐蚀性,但是随着元素含量的进一步增加,由于高熵合金涂层的物相组成改变、晶格畸变严重、元素偏析加剧,可能导致涂层的耐腐蚀性能降低.适宜的激光加工参数可以使涂层具有较好的耐腐蚀性,原因在于涂层的缺陷较少、组织细密均匀.退火、激光重熔、超声冲击处理等涂层后处理工艺,通过改变高熵合金涂层的物相组成以及微观组织特征,来提高其耐腐蚀性.激光熔覆高熵合金涂层的服役环境温度越高,则腐蚀速率越快.最后,对激光熔覆高熵合金涂层的耐腐蚀性能强化方法进行了总结与展望.     

激光熔覆FeCoNiCrAl_2Si高熵合金涂层

研究了激光熔覆后经600—1000℃退火处理的FeCoNiCrAl_2Si高熵合金涂层的组织和性能.结果表明,激光熔覆过程中的快速凝固条件有利于抑制涂层中金属间化合物的析出,涂层具有bcc结构,为有序固溶体,具有较高的硬度(900 HVo 5),相结构和硬度的高温稳定性好;涂层组织为树枝晶,Fe,Cr和Si在枝晶间富集,而Ni,Co和Al在枝晶中富集.随退火温度升高,Al和Si的偏析程度加剧,而其余元素的偏析变化不明显.EBSD研究显示熔覆态涂层的枝晶和枝晶间界面分布有大量小角度晶界,经600℃退火5 h后小角度晶界转变为大角度晶界,晶粒被细化.     

激光熔覆高熵合金涂层耐磨性能研究进展

高熵合金凭借特有的合金设计理念和优异的性能,展现了在工业生产中巨大的应用潜力,已成为研究学者关注的焦点。本文概括了高熵合金的设计准则和性能特性,分析了高熵合金相形成及其规律,阐述了合金元素对激光熔覆高熵合金耐磨性能研究进展,同时,探讨了热处理对激光熔覆高熵合金耐磨性能研究进展。展望了激光熔覆高熵合金涂层未来的研究发展方向。     

合金元素对激光熔覆高熵合金涂层影响的研究进展

介绍了激光熔覆高熵合金涂层的硬度、耐蚀性、热稳定性及抗高温氧化性等性能。总结了合金元素对高熵合金涂层性能的影响。阐述了激光熔覆技术制备高熵合金涂层近些年的研究进展,并且指出了该技术制备涂层所存在的问题以及未来展望,以期制备出性能优异的高熵合金涂层。     

钛合金表面激光熔覆AlBxCoCrNiTi高熵合金涂层的组织与性能

目的研究AlB_xCoCrNiTi(x=0、0.5、1)高熵合金涂层的组织及性能,提高钛合金表面硬度及耐磨性。方法采用激光熔覆技术在TC4钛合金表面制备出AlB_xCoCrNiTi高熵合金涂层,运用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、电子探针(EPMA)等材料分析手段,研究了B含量对高熵合金涂层形貌、组织结构、成分的影响,并采用维氏硬度计以及摩擦磨损试验检测了熔覆涂层的硬度和耐磨性能。结果高熵合金涂层与基体的整体结合形貌良好。未添加B的高熵合金涂层主要由BCC相和晶体结构类似(Co,Ni)Ti_2相组成。随着B的加入,高熵合金涂层的晶粒得到细化,BCC相含量增加,(Co,Ni)Ti_2相含量有所减少,且熔覆层原位生成了TiB_2硬质相,TiB_2硬质相含量随B含量的增加而增加。熔覆涂层的硬度和耐磨性与B含量呈正相关关系,AlB_1CoCrNiTi高熵合金涂层的平均显微硬度最大,为814HV,且AlB_1CoCrNiTi高熵合金涂层的磨损量最小,其耐磨性约为未添加B的高熵合金涂层的7倍。结论 B含量的增加,有助于改善AlB_xCoCrNiTi高熵合金涂层的摩擦学性能,AlB_xCoCrNiTi高熵合金涂层有效提高了钛合金表面的硬度及耐磨性能。     

H13钢表面激光熔覆WC颗粒增强复合涂层的实验研究

在H13钢表面制备了H13+H13/WC颗粒增强复合涂层,对涂层组织演化机理、界面行为及显微硬度分布、摩擦磨损性能等进行了分析与表征。结果表明,熔覆层与基体形成良好的冶金结合,复合熔覆层成形质量良好;相同工艺参数下,H13/20%WC熔覆层的硬度最高,平均显微硬度为639 HV,具有较好的耐磨性。H13钢基体的磨损机制主要为磨粒磨损、氧化磨损和少量的剥层磨损,各熔覆层磨损形式主要是磨粒磨损和氧化磨损     

激光熔覆FeCoNiCrAl高熵合金的组织与性能

采用额定功率为3 kW的Nd:YAG固体激光器在45钢表面激光熔覆制备了FeCoNiCrAl高熵合金,通过光学显微镜(OM)、扫描电镜、显微硬度计和电化学工作站等研究了试样的组织、成分、硬度和耐腐蚀性能。结果表明:由于激光能量空间的非均匀分布及熔池与基体之间换热等的非均匀性,激光熔覆高熵合金与基体的交界面为波浪形;由于过冷度的差异,在熔覆区域靠近中心的组织为等轴晶,熔覆层与基体交界的组织为柱状枝晶;由于激光熔覆过程的快速加热和冷却综合影响,完全相变区组织为马氏体与残留奥氏体;由于激光熔覆晶粒细化和Al元素引起的晶格畸变等综合影响,熔覆区域硬度是基体的2～3倍。     

激光熔覆CoCrFeNiSix高熵合金涂层的组织与性能

为了探究Si元素含量对CoCrFeNiSi_x(x=0.5,1.0,1.5)高熵合金涂层的组织与性能的影响,采用激光熔覆技术制备高熵合金涂层,通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪、显微硬度仪、摩擦磨损试验机、电化学工作站等表征了涂层的物相组成、微观组织以及元素分布、硬度值、耐磨性能和耐腐蚀性能. 研究表明,随着Si元素的含量增加,合金物相由单相面心立方结构转变为面心立方结构、Si元素化合物(σ)相结构,最后形成面心立方结构、体心立方结构和σ相混合结构.涂层的组织主要由柱状晶转变成树枝晶,最后形成胞状晶;同时,涂层的硬度不断提高,当Si含量为1.5时,涂层的平均硬度值达到最高,为619.04 HV0.2,约为基体的2.67倍.涂层的磨损量、摩擦系数随着Si含量的增加而减少,耐磨性能显著提高.涂层在3.5%NaCl溶液中腐蚀性能随着Si含量的增加先增加后降低,当Si含量为1.0时,涂层的耐腐蚀性能最优.     

激光熔覆H13钢的裂纹敏感性及形成机理

采用同轴送粉激光熔覆方法在H13钢基体上多道搭接熔覆H13钢,用光学显微镜、SEM和XRD对熔覆层的组织特征进行分析,用着色渗透法检验熔覆层裂纹,通过图像处理定量表征裂纹密度,研究了工艺参数对裂纹敏感性的影响,并分析研究了裂纹形成机制。结果表明,H13钢激光熔覆层的组织主要由枝晶状奥氏体转变的马氏体和残留奥氏体组成;熔覆层裂纹敏感性较大,主要是热裂,裂纹在奥氏体柱状枝晶间萌生并扩展;激光功率对裂纹敏感性影响大,功率越大裂纹敏感性越低,优化工艺参数可以获得无裂纹缺陷熔覆层。     

Microstructures and properties of Co-based alloy coatings prepared on surface of H13 steel

The Co-based alloy coatings had been prepared by laser cladding and vacuum fusion sintering. Microstructures of the coatings were investigated and the performance of thermal cycling was also tested using scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD). The results show that the coatings and substrates combine well. The main phase compositions of laser cladding coating are γ-Co, Cr23C6 and Ni2.9Cr0.7Fe0.36, while vacuum fusion sintering coating consists of Co, Cr7C3 , and Ni2.9Cr0.7Fe0.36. After thermal cycling, the minimum hot cracking width of laser cladding coating is 14 μm; moreover, laser cladding coating maintains high hardness and hot-cracking susceptibility. Those are beneficial to high temperature wear resistance of hot work dies.     

SCH13钢表面激光熔覆CoNiCrAlY合金

采用2kWCO2激光器在SCH13钢表面激光熔覆CoNiCrAlY合金,选择最佳的工艺参数进行激光熔覆处理,可获得性能优良的熔覆层组织.利用扫描电子显微镜及能谱仪、X射线衍射仪、显微硬度计、磨损试验机对激光熔覆层的微观组织形貌、结构及成分、显微硬度和磨损性能进行了系统分析研究.结果表明,CoNiCrAlY合金激光熔覆层与SCH13钢基体存在良好的冶金结合,熔覆层组织细密,无裂纹,稀释率较低,界面处成分均匀平滑过渡;熔覆层主要由γ-Co,FeCr0.29Ni0.16C0.06,FeNi,CoCx及Cr23C6组成;熔覆层平均显微硬度较基体提高3倍以上,其相对耐磨性较基体提高了3.42倍.     

H13钢表面TiC/Co基激光修复层的显微组织与力学性能

采用激光熔覆技术在H13热作模具钢表面分别制备了Co50合金涂层和TiC/Co基复合涂层.借助XRD,SEM与显微硬度计对比分析了涂层与基材的结合状态、涂层物相组成、截面组织形貌和显微硬度分布.结果表明,Co50合金涂层和TiC/Co基复合涂层均与H13钢基材呈良好冶金结合特征.Co50合金涂层主要由初生γ-Co枝晶及其间的共晶组织组成,而TiC/Co基复合涂层主要由TiC颗粒、枝晶及细小的共晶组织组成,其组成相除含有TiC,TiCo₃和Cr₂Ni₃外,还有Cr-Ni-Fe-C等相.涂层截面显微硬度分布表明,TiC/Co基复合涂层截面平均显微硬度明显高于Co50合金涂层,分别为5520 MPa和4990 MPa,分别是H13钢基材的2.7和2.4倍.     

钛合金表面激光熔覆钴基合金层的组织及力学性能

在TC4钛合金表面利用激光熔覆Co基合金粉末涂层,利用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和洛氏硬度计研究涂层的微观组织及力学性能。结果表明:当扫描速度固定为400 mm/s,激光功率为1.3、1.5、1.7 k W熔覆时,涂层与基体之间都实现了冶金结合。其中,激光功率为1.5 k W时熔覆效果最好,熔覆层内组织均匀致密无气孔和裂纹等缺陷。激光功率为1.3 k W时,熔覆层内出现了裂纹。当激光功率固定为1.5 k W,扫描速度为300、350、400 mm/s时,熔覆层和基体的结合情况良好,熔覆层内组织均匀致密无缺陷。随着激光功率和扫描速度的增大,涂层表面硬度呈减小的趋势,但都高于TC4基体硬度的两倍左右,表明在TC4表面激光熔覆Co基合金粉末涂层可以显著提高其硬度。     

激光熔覆AlxNbMn2FeMoTi0.5高熵合金涂层的组织与性能

使用激光熔覆技术在Q235钢基体上制备AlxNbMn2FeMoTi0.5高熵合金涂层,期望借此提高干切削技术适用刀具表层的硬度和耐磨性.经过初步筛选之后,主要研究了AlxNbMn2FeMoTi0.5(x=1、1.5、2)高熵合金涂层体系,并采用XRD和3D激光扫描成像等手段分析了不同Al含量的AlxNbMn2FeMoT...     

B对FeCoCrNiSiBx高熵合金激光熔覆层组织和硬度的影响

采用激光熔覆制备了FeCoCrNiSiB_x高熵合金熔覆层,利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪和显微硬度计研究微量硼元素(摩尔比x=0、0.02、0.04、0.06、0.08)对FeCoCrNiSiB_x高熵合金熔覆层组织和硬度的影响。结果表明:无B高熵合金涂层组织主要为胞状晶。B的添加会促进枝晶的生成,逐渐形成鱼骨状树枝晶,但过量的B会破坏枝晶完整性,形成蠕虫状晶。此外,高熵合金熔覆层组织为FCC和BCC双相结构,B元素的添加会形成大量0.1~2.6 μm的Cr₂B第二相,有助于提高熔覆层硬度,其中x=0.06时激光熔覆层的硬度最高,约为537 HV0.2。     

Thermal stability and oxidation resistance of laser clad TiVCrAlSi high entropy alloy coatings on Ti-6Al-4V alloy

TiVCrAlSi high entropy alloy coatings were deposited on Ti-6Al-4V alloy by laser cladding. SEM, XRD and EDS analyses show that, the as-clad coating is composed of (Ti,V)₅Si₃ and a BCC solid solution. After annealing at 800 °C for 24 h under vacuum, the coating is composed of (Ti,V)₅Si₃, Al₈(V,Cr)₅, and a BCC solid solution. The temperature-dependent phase equilibrium for the coating material calculated by using the CALPHAD method, indicates that above 880 °C the stable phases existing in the coating material are a BCC solid-solution and (Ti,V)₅Si₃. When the temperature is below 880 °C, the stable phases are (Ti,V)₅Si₃, Al₈(V,Cr)₅, and a BCC solid solution. In order to validate the calculation results, they were compared with TiVCrAlSi alloy samples prepared by arc melting, encapsulated in quartz tubes under vacuum, annealed at 400-1100 °C for 3 days and water-quenched. XRD analysis shows that the experimental phase composition agrees with the thermodynamic calculations. After vacuum annealing, there is a small increase of hardness for the laser clad TiVCrAlSi coating, which is due to the formation of Al₈(V,Cr)₅. The oxidation tests show that the TiVCrAlSi coating effectively improves the oxidation resistance of Ti-6Al-4V at 800 °C in air. The formation of a dense and adherent scale consisting of SiO₂, Cr₂O₃, TiO₂, Al₂O₃ and a small amount of V₂O₅ is supposed to be responsible for the observed improvement of the oxidation resistance.     

Si对高熵合金涂层组织和高温抗氧化性能的影响

研究了Si含量对窄带/宽带激光熔覆NiCoFeCrSixAlCuTiMoB0.4(x=1.0,0.5)高熵合金涂层组织、相结构及高温抗氧化性能的影响.结果表明:窄带涂层组织为树枝晶,主要相结构为BCC固溶体.宽带涂层为较粗大的树枝晶,相结构由BCC固溶体和存在于枝晶间的B(Fe,Si)3、Cr2 B少量第二相组成,且S...     

TiAl合金激光熔覆复合材料涂层耐磨性研究

利用预涂NiCr-Cr3C2复合粉末对γ-TiAl合金（简称TiAl合金）进行激光熔覆处理,制得了以Cr7C3、TiC硬质相为耐磨增强相,以γ-NiCrAl镍基固溶体为基体的复合材料涂层,研究了原始TiAl合金和激光熔覆涂层的室温和高温（600℃）滑动磨损性能,并讨论了原始TiAl合金和所制备涂层的室温和高温滑动磨损机理。结果表明：激光熔覆复合材料涂层均具有较好的室温和高温滑动磨损耐磨性。室温下涂层的耐磨性先随着其中硬质耐磨增强相体积分数的增加而提高,但当耐磨相体积分数过高时,由于涂层脆性增大,其耐磨性反而下降。