碳纳米管增强激光熔覆涂层的研究现状与分析

激光熔覆作为一种新型表面工程技术,具有效率高、稀释率低、涂层与基体结合良好、涂层组织致密及污染小等优点,广泛用于制备更硬、更耐磨和更耐腐蚀的复合涂层。碳纳米管(CNTs)具有独特的纳米管状结构和优异的力学性能,是制备激光熔覆涂层的理想增强材料,CNTs增强涂层成为近年来激光熔覆领域的研究热点。本文从第二相强化、细晶强化、位错强化和载荷传递四个方面探讨了激光熔覆涂层中CNTs的强化作用机制。对于CNTs可提高熔覆涂层性能,从CNTs的添加量和分散方式以及CNTs对涂层硬度、耐磨性、强度、塑性、韧性和耐腐蚀性的影响等方面,对CNTs增强激光熔覆涂层的研究现状进行了总结和分析。最后对现阶段CNTs增强激光熔覆涂层研究中存在的问题与未来发展方向进行了展望。     

硅钢表面激光熔覆高硅涂层对性能的影响

用Nd:YAG脉冲激光在低硅钢表面制备激光熔覆高硅涂层,研究了激光熔覆高硅涂层样品的组织和磁性能.结果表明,制备出的激光熔覆高硅涂层组织致密、无气孔和裂纹,且与基体有良好的冶金结合.经激光熔覆后硅钢表面存在熔覆区、界面结合区和热影响区.熔覆区的显微组织不均匀,随着与结合界面距离的增加,由柱状晶变为树枝晶,最终过渡到表层的细小树枝晶组织.熔覆层与基体之间的结合界面为平面晶组织,热影响区为马氏体组织.熔覆涂层的显微硬度远高于低硅钢基体,其主要原因是涂层具有较高的Si含量,涂层中的α-Fe和γ-Fe双相组织也导致了硬度的提高.激光熔覆高硅涂层硅钢样品经扩散退火后具有室温铁磁性,Si含量的提高使其室温直流磁性能优于原始低硅钢.     

大厚度热障涂层制备技术的研究进展

大厚度热障涂层的制备是现阶段研究的热点.综述了国内外厚涂层制备技术的研究现状,介绍了热喷涂和激光熔覆技术在大厚度热障涂层制备方面的探索情况,并阐述了激光多层熔覆热力耦合数值模拟的研究现状.     

激光熔覆制备纳米陶瓷/金属复合涂层熔覆材料的研究现状

综述了目前国内外激光熔覆制备金属/陶瓷纳米复合涂层所采用的主要熔覆材料体系及存在的主要问题,指出激光熔覆材料是决定熔覆层工艺性能和应用性能优劣的重要因素;给出了激光熔覆制备金属/陶瓷纳米复合涂层用材料的设计应遵循的一般原则。     

基于激光熔覆技术的热防护材料选择

轻量化合金材料的耐高温、抗烧蚀性能较差,采用激光熔覆技术制作涂层的方法可提升其热防护性能。本文从热防护的机理出发,结合激光熔覆工艺对熔覆材料性能的要求,从现有的热防护材料和激光熔覆材料中筛选出几种可实现短时间、无冷却情况下基体热防护的熔覆材料,并对基于激光熔覆工艺的热防护材料的未来发展趋势进行了展望。     

激光熔覆在金属间化合物涂层材料制备中的应用

在分析金属间化合物涂层材料特点的基础上，综述各种激光熔覆合成金属间化合物涂层的研究现状，分析各种金属间化合物涂层的组织及性能，研究表明激光熔覆合成的金属间化合物涂层均具有优异的耐磨、耐腐蚀、抗氧化等性能。     

激光熔覆多主元高熵合金涂层的研究进展

多主元高熵合金以其独特的合金设计理念和优异的性能,在现代化工业中具有巨大的应用潜力,逐渐成为广大材料研究学者们关注的热点。论述了高熵合金的热力学特性、动力学特性、结构特性以及性能特点,重点阐述了激光熔覆高熵合金涂层以及高熵合金基复合涂层的研究进展,并指出了高熵合金未来的研究发展方向,为激光熔覆高熵合金涂层的研制提供了参考。     

金属基体激光熔覆陶瓷基复合涂层的裂纹成因及控制方法

参考了较多国内外有关文献,较为系统地分析了金属基体激光熔覆陶瓷基复合涂层裂纹的形成机理,总结出降低裂纹倾向的方法:选择合适的激光熔覆参数;激光熔覆时对金属基体进行预热或后热处理;采用添加中间过渡层或梯度涂层的方法;在金属基体激光熔覆陶瓷基复合材料中添加增韧、增塑元素。这些方法为控制金属基体激光熔覆陶瓷基复合涂层的裂纹形成提供了有益参考。     

激光多层熔覆纳米陶瓷层工艺参数优化

为了深入了解激光多层熔覆工艺与涂层性能之间的关系,采用压片预置式激光多层熔覆工艺制备了纳米Al2O3-13%TiO2(质量分数)陶瓷层;通过3因素3水平正交试验分析了激光熔覆熔池闭环控制温度、超声振动频率及保温箱预热温度对涂层结合强度的影响,并对激光熔覆工艺参数进行了优化;通过扫描电镜(SEM)和结合强度测试研究了最优工艺下所得涂层的形貌和性能。结果表明:影响涂层结合强度的因素主次顺序依次为熔池闭环控制温度、保温箱预热温度、超声振动频率;激光多层熔覆纳米Al2O3-13%TiO2涂层最佳工艺参数为熔池闭环控制温度2 500℃,超声振动频率50 kHz,保温箱预热温度400℃;优化工艺熔覆的涂层各层之间无明显界面,涂层内部致密、连续,基本无孔隙及贯穿性大裂纹,涂层结合强度明显提高,达66.3 MPa。     

钛合金表面激光熔覆TiC/NiCrBSi涂层温度场有限元模拟

为在钛合金表面获得优质激光熔覆涂层,用有限元方法研究了激光熔覆工艺对熔池温度场分布和凝固后熔覆层组织的影响,考虑相变潜热、辐射对流散热以及温度对热物理性能的影响等因素,建立三维有限元模型模拟了Ti6Al4V合金表面激光熔覆TiC/NiCrBSi复合涂层过程中的温度场,并结合熔覆过程的温度场分布,对涂层的形貌、结合区、基...     

Corrosion behavior of Al0.4CoCu0.6NiSi0.2Ti0.25 high-entropy alloy coating via 3D printing laser cladding in a sulphur environment

High-entropy alloys(HEAs) are of great interest in materials science and engineering communities owing to their unique phase structure.HEAs are constructed with five or more principal alloying elements in equimolar or near-equimolar ratios.Therefore,they can derive their performance from multiple principal elements ratherthan a single element.In this work,three-dimensional printing laser cladding was applied to produce an Al_0.4CoCu_0.6NiSi_0.2Ti_0.25 HEA coating.The experimental results confirmed that the laser cladding could be used to produce a thin coating of 120 μm in thickness.In the high-temperature laser cladding process,some Fe elements diffused from the substrate to the coating,forming a combination of face-centred cubic and body-centred cubic phase structures.The HEA coating metallurgically bonded well with the substrate.Owing to the increased dislocation density and number of grain boundaries,the HEA coating was harder and had a stronger hydrophobicity than X70 steel.The electrochemistry results showed that the HEA coating had better corrosion resistance than X70 steel.Aluminium oxides formed on the surface of the HEA coating had a certain protective effect.However,because of the laser cladding,the HEA coating generated cracks.In future work,the laser cladding technology will be improved and heat treatment will be implemented to prevent formation of cracks.     

铝青铜表面激光熔覆镍基涂层的组织与磨损性能

为了改善铜合金表面的耐磨性能,利用超音速火焰喷涂和激光重熔技术在铝青铜上制备了镍基涂层。分析了激光熔覆层的微观组织,测试了其显微硬度及磨损性能。结果表明:熔覆层组织致密、无裂纹,与铝青铜形成了良好的冶金结合;从熔覆层表层到基体热影响区,组织呈现出由细小的柱状晶→胞状晶、树枝晶→平面晶过渡;激光熔覆层磨损量约为铝青铜的1/4,熔覆层耐磨能力的增强归因于熔覆层与铝青铜间良好的冶金结合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。     

基于表面超声波无损评价激光熔覆层厚度的实验研究

针对目前激光熔覆层厚度无损评价的重要性,本工作结合表面超声波在介质中的传播特性对其进行测量,并在互相关函数基础上对熔覆层厚度进行了表征和评价。结果表明:随着激光熔覆层厚度的增加,表面超声波在其中的传播速率逐渐变小,在互相关函数计算微小时间差的基础上,建立了可用于评价激光熔覆层厚度的厚度-时间差关系曲线,并采用三次多项式对其进行拟合,进而得到可用于评价激光熔覆层厚度的拟合公式。最后采用不同厚度的激光熔覆层试样对拟合结果进行了验证,并同时对影响计算结果的因素进行了分析。结果表明:采用该方法对激光熔覆层厚度进行评价是可行的。     

高速车轮钢表面激光熔覆铁基合金涂层的摩擦磨损性能

为了探究激光熔覆对高速车轮钢合金涂层摩擦与磨损性能的影响,利用LDM2500-60型半导体全固态激光器在高速车轮钢表面激光熔覆制备Fe基合金涂层。分别采用金相显微镜、能量色散X射线光谱仪、X射线衍射仪(XRD)分析了熔覆涂层的组织结构、元素分布以及物相,利用MM-2000高速摩擦试验机研究了高速车轮材料激光熔覆处理前后轮轨材料的摩擦磨损性能。结果表明:激光熔覆处理能有效改善车轮材料的抗磨损性能,熔覆涂层主要由γ-Fe、Cr7C3碳化物以及含铁固溶体等物相组成,涂层组织主要以树枝晶和共晶为主;车轮合金涂层的磨损速率相比基体材料降低了51%左右,车轮熔覆铁基合金后的轮轨磨损机制主要表现为轻微的磨粒磨损和氧化磨损。     

钛合金表面激光熔覆Ni基梯度涂层的研究

为了改善Ti6Al4V钛合金表面耐磨性能和抗高温氧化性能,采用CO2激光在Ti6Al4V钛合金表面进行激光熔覆Ni基梯度涂层试验.利用扫描电镜和显微硬度计等手段分析了熔覆层组织,测试了基体和熔覆层的显微硬度.结果表明,采用适当的工艺参数,可以在钛合金表面获得连续、均匀、无裂纹和气孔的熔覆层.熔覆层组织由树枝晶和晶间共晶组织构成,并与基体形成牢固的冶金结合.由基体到表面,显微硬度过渡平稳,呈明显梯度渐变特征.     

中锰铁基合金激光熔覆层组织和接触疲劳性能

为了探讨齿类零件表面接触疲劳损伤后的修复技术,在45钢表面激光熔覆了一层中锰铁基合金。分别采用扫描电镜(SEM)、光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、HVS-1000型显微硬度计和JPM-1型接触疲劳试验机分析了中锰铁基合金熔覆层的显微组织,测试了其显微硬度和接触疲劳性能。结果表明:中锰铁基合金熔覆层与基体间形成了冶金结合,且其熔覆层无裂纹、气孔等缺陷;中锰铁基合金熔覆层的显微硬度为500~600HV,比渗碳层具有较高的抗接触疲劳性能,能够满足齿类零件的性能要求。     

激光熔覆生物陶瓷涂层生物相容性体内研究

将激光熔覆原位合成的钙磷涂层及TC4分别植入健康的Mongrel成年狗,术后15天、60天和180天观察涂层与基材、涂层与机体组织的结合形态及植入后对动物的组织影响.此外,用涂层材料进行肌肉植入实验,分别在15天、37天、60天和180天观察其组织生长形态.结果表明:激光熔覆原位合成的钙磷涂层在动物体内其表面有新骨产生,说明了涂层材料在机体内具有诱导骨生成的生物活性;观察动物的植入部位无感染,无组织吸收或增生等不良反应,材料与肌肉间未发现有不良反应,材料与肌肉界面覆盖的结缔组织层随种植时间延长而增厚.激光熔覆原位合成的钙磷涂层具有良好的体内生物相容性和活性,是一种体内生物陶瓷涂层材料.     

激光熔覆镍基合金层的组织与高温耐磨性能

为了改善304不锈钢工件的高温耐磨性能,利用CO2激光器在其表面熔覆了Ni基高温合金层。研究了熔覆层的物相组成、显微组织、成分分布,测试了其显微硬度、高温耐磨性能等,并与基材进行了对比。结果表明:Ni基合金熔覆层的组织从熔池底部到表层为胞状晶—柱状枝晶—树枝晶;熔覆层的主要组成相是Ni3Cr2,NbC,Mo2C与Cr23C6;Ni基合金粉末中添加难熔元素Cr,Mo,Nb等对熔覆层的组织起到了固溶强化、硬质相强化和弥散强化作用;熔覆层的平均显微硬度达到了405 HV,高温耐磨性能是基体的2倍多。     

Characterization of Gradient Ni-Fe/SiC Composite Coating on Mild Steel by Thermal Spraying in Combination with Laser Cladding

0 IntroductionMetal matrix composites(MMCs)can usuallyprovide a high stiffness to weight ratio and high wearresistance,and a material with a surface MMC hasthe potential to develop these properties on its sur-face[1].And laser cladding has been found to be anefficient technique to prepare MMC coatings on thesubstrates such as Al-based alloy,steel,brass andbronze[2~4].Among various MMC coatings preparedby laser cladding,those reinforced with oxides(mainly Al2O3)and carbides(TiC,SiC,B4C,…     

激光熔覆生物陶瓷涂层温度场的数值模拟

本文针对激光熔覆原位合成生物陶瓷涂层的试验过程，进行了相应的数值模拟。计算出激光熔覆合成羟基磷灰石等钙磷基生物陶瓷的三维温度场。结果表明激光熔覆形成的温度场有利于生物陶瓷涂层形成细小且呈梯度分布的组织。