激光熔覆金属合金和WC复合涂层及其应用

利用２ｋＷＣＷＣＯ２激光在金属或零件表面熔覆０．１０￣１０．００毫米的金属合金和ＷＣ复合耐磨涂层；并研究了其微观结构和硬度分布与熔覆工艺的关系；获得了无缺陷，与基体冶金结合的优质涂层，在一些模具及其它磨损零件的修复中，性能良好。     

激光熔覆硼化物基金属陶瓷涂层的显微结构与性能研究

采用5 kW CO2横流激光器在45钢基体上熔覆MoB/CoCr金属陶瓷,对激光熔覆层的显微结构、元素分布及显微硬度进行分析研究。结果表明:熔覆区的显微结构致密,形态呈现树枝晶—胞状树枝晶—胞状晶的过渡;熔覆区的主要元素为Mo、Cr和Co,合金化区中Fe元素的含量明显增加;熔覆区的最高硬度值达到2 493HV0.2。     

铜表面激光合金化和激光熔覆制备Ni/NiCrBSi梯度涂层

利用激光表面合金化和宽带激光熔覆工艺在铜基体表面制备出由Cu-Ni合金化层和NiCrBSi熔覆层组成的梯度涂层。用X射线衍射仪、扫描电镜、能谱仪及显微硬度计,系统分析合金化层与熔覆层的物相构成、显微组织及硬度。结果表明:合金化层与铜基体之间的界面呈"锯齿状",在合金化层近基材底部是一种不规则的层状结构;在合金化层中,Ni、Cu元素发生充分互溶,使合金化层的热导率降低至Cu基体的1/9,有效提升铜表面NiCrBSi熔覆层的成形能力;同时,NiCrBSi熔覆层组织致密,其强化相由γ-Ni、Cr B、M_(23)C_6及Ni_3Si构成,显微硬度明显提高,平均值达到400HV,是铜基体硬度的5倍。从铜基体到NiCrBSi熔覆层,显微硬度呈梯度增加,涂层具有里韧外硬的特征。     

激光能量密度对激光熔覆NiCoCrAlY涂层组织与性能的影响

为探究激光熔覆过程中能量密度对NiCoCrAlY涂层组织与性能的影响,在304不锈钢表面制备了NiCoCrAlY涂层.利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜分析了NiCoCrAlY涂层的相组成和微观组织.通过显微维氏硬度计和往复摩擦磨损试验机研究了NiCoCrAlY涂层的硬度和耐磨性能.结果表明:NiCoCrAlY涂层气孔数...     

AZ91D镁合金表面激光熔覆Al+Al2O3涂层研究

为了改善AZ91D镁合金的表面性能,试验利用3kW横流CO2激光器在AZ91D镁合金表面上进行了激光熔覆Al+Al2O3涂层处理。熔覆后使用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对熔覆层进行了微观分析,测试了熔覆层的显微硬度及摩擦磨损性能。试验结果表明:熔覆层由Mg,Mg17Al12,Al2O3等相组成,表层微观结构主要是Mg和Al的亚共晶基体及其上弥散的Al2O3颗粒;熔覆层的平均显微硬度最高达到250HV0.05,明显高于基体AZ91D(70～80HV0.05);其磨损性能与基体相比也有了较大提高。     

激光熔覆镍基合金组织及磨损性能研究

利用CO2激光器在45钢基体上熔覆Ni基合金,分析激光熔覆层的微观组织,测试其显微硬度及磨损性能。结果表明,所制得熔覆层组织致密、无裂纹,与基体形成良好的冶金结合。从熔覆层表层到基体热影响区,组织呈现出由细小的树枝晶→胞状晶、树枝晶→平面晶过渡。激光熔覆层磨损量约为基体的1/3,熔覆层耐磨能力增强的主要原因在于熔覆层与基体良好的冶金结合,以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所致。     

激光熔覆科尔莫落依合金涂层的奥氏体不锈钢表面组织和耐磨性研究

为提高AISI316L奥氏体不锈钢的耐磨性能,采用CO2激光技术对其表面进行了激光熔覆Colmonoy 6合金涂层的研究。采用扫描电镜、能谱分析仪和X射线衍射仪对熔覆层微观组织结构进行了分析,并采用硬度计、摩擦磨损试验机等仪器对其性能进行了测定。研究发现激光熔覆前进行450℃预热及熔覆后的保温缓冷是防止裂纹产生的有效手段。试验结果表明,熔覆区凝固组织形态为典型的树枝晶,主要是由γ-Ni固溶体和M23(CB)6、BNi3及CrB等化合物相构成;熔覆层的表面硬度得到显著提高,摩擦系数相对较低,耐磨性相对提高了53倍。磨损形式为磨粒磨损。     

TC11表面激光熔覆MCrAlY涂层温度场模拟及参数优化

采用ADPL参数化语言,综合考虑热源模型、材料热物性参数、相变潜热、边界条件等因素,建立了连续移动高斯热源作用下TC11表面激光熔覆MCrAlY涂层三维瞬态温度场数值模型。实验结果测量值与模拟计算值的对比表明,建立的温度场数值模型具有很好的可靠性。同时,在分析涂层品质的基础上,基于该模型对TC11表面激光熔覆MCrAlY涂层的激光工艺参数进行了预报及优化,得出较优的激光工艺参数为:激光功率1 200 W、光斑直径2 mm、扫描速度400mm/min。     

塑料模具钢表面激光熔覆陶瓷复合涂层的性能研究

为了提高覆层的硬度和耐磨性,在塑料模具钢P20表面预置非晶的纳米Al2O3,TiC,WC等陶瓷硬质颗粒的涂层,采用CO2激光器进行熔覆处理。对激光熔覆陶瓷复合层的显微组织结构进行了分析,并测试了其硬度和耐磨性。结果表明:通过高能量密度的激光处理,基体和熔覆层元素相互扩散与反应,其中的WC,Al2O3,FeSi成为熔覆层中的硬质相,显著提高了材料的硬度和耐磨性。磨损后熔覆层表面主要为细小的划痕,其磨损方式主要为磨粒磨损。     

镍铬合金激光熔覆层的制备及其表征研究

采用激光熔覆的方法,在45钢表面添加镍包铬复合粉末制得镍铬合金激光熔覆层。结果表明,镍铬合金激光熔覆层主要由Ni、Cr、Fe、C等元素组成,其显微组织是定向凝固的柱状枝晶组织。镍铬合金激光熔覆层熔覆区的平均显微硬度为441.4HV,约为基体45钢显微硬度的1.6倍,熔覆层的磨损量为基体45钢的60%,因此镍铬合金激光熔覆层具有较好的耐磨性能。     

1Cr12Ni3MoVN激光改性熔覆的组织与耐磨性

为改善1Cr12Ni3MoVN合金耐磨性能,采用Nd:YAG激光在该合金表面进行了激光熔覆试验。分析了熔覆层微观组织,测试了显微硬度及在大气环境下的干滑动摩擦磨损性能。结果表明:熔覆层和基体实现了良好的冶金结合,熔覆层组织主要为板条马氏体和残余奥氏体,且较基体得到明显的细化;硬度值由熔覆层(平均452 Hv)到基体区(290 Hv左右)逐渐减小,硬度峰值出现在熔合线附近,达487 Hv。熔覆层的耐磨性能得到明显改善,其磨损失重量约为基体的67%。     

基于预置压片的高温合金激光熔覆温度场仿真

针对激光熔覆的特点,利用APDL参数化设计语言建立合理的三维瞬态温度场数值模型,综合考虑热源模型、相变潜热、材料属性变化、动态边界条件和动态接触热阻等。在镍基高温合金表面激光熔覆NiCoCrAl-Y2O3粉末片,计算结果与实验结果对比表明,该模型激光熔覆瞬态温度场的数值模拟结果和实验结果具有较好的吻合性,验证该模型的可靠性和正确性。     

激光工艺参数对NiCoCrAlYSi熔覆层微观组织及性能的影响

采用激光熔覆技术在Ni625高温合金表面制备NiCoCrAlYSi涂层,研究激光功率和扫描速度对NiCoCrAlYSi熔覆层冶金质量及微观组织的影响.通过测试熔覆层显微硬度及摩擦磨损性能,建立激光熔覆工艺参数、微观组织与熔覆层性能之间的关系.结果表明:随着激光输入能量从36 J/mm2升高至73.3 J/mm2,熔覆层...     

基于灰色关联分析的35CrMoV钢活塞杆激光熔覆工艺参数优化

为选取优化合理的激光熔覆工艺参数匹配,获得致密性好、耐磨性强的熔覆层,采用激光熔覆技术对基材为35CrMoV钢的已磨损表面进行修复试验。以激光扫描速度、激光熔覆功率、送粉速度为自变量,以正交试验数据为基础,基于灰色系统的理论模型对试验数据进行处理;通过层次分析法计算多目标权重,运用灰色关联理论,分别计算并得到各工艺参数对理想单目标值的关联系数及对多目标值的关联度;将单目标参数优化转换为综合工艺参数优化,获得了优化工艺参数组合：扫描线速度100 mm/s、送粉速度42.8 g/min、激光熔覆功率1.8 kW;通过试验对优化结果进行了检验,结果表明：在最优工艺参数条件下,熔覆层质量得到明显提高,特别是耐磨性相对提高了43%.     

CA法研究超声频率对激光熔覆凝固组织的影响

综合考虑超声的空化作用和声流效应,通过元胞自动机将超声振动作用模型耦合到激光熔覆凝固过程的晶粒形核模型中,研究超声频率对激光熔覆TiC/FeAl凝固组织的影响,并采用直线截点法定量分析凝固组织随超声频率的变化规律,同时采用自行设计的超声振动工作台制备超声辅助激光熔覆TiC/FeAl复合涂层。结果表明:超声的空化作用及声流效应促使激光熔覆TiC/FeAl凝固组织细化,组织及TiC颗粒分布较为均匀;凝固组织随超声频率的增大先细化后粗化,且振动频率为20 k Hz时晶粒细化效果最佳,达到16.7%。模拟计算结果与试验结果一致。     

基于激光熔覆与表面堆焊工艺锤头组织性能对比研究

采用表面堆焊和激光熔覆两种工艺对精锻机锤头进行表面处理,利用光学金相显微镜、硬度测试仪等手段,研究锤头的微观结构与界面特征,测定层深,对锤头做性能分析,研究对比两种工艺锤头的理化性能。结果表明:表面堆焊锤头对基体的热影响层厚达4.65 mm,界面处基体晶粒长大,硬度较低;而激光熔覆技术对基体影响较小,热影响层厚为1.71 mm,界面处晶粒变化不大,工作层硬度最高达到64.0HRC,在界面结合处硬度实现了平稳过渡。     

不锈钢激光熔敷Ni-Cr-B-Si合金涂层的组织及腐蚀行为

采用激光熔敷技术在316L不锈钢表面制备成形良好、无宏观裂纹、组织致密的Ni-Cr-B-Si合金涂层。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪分析涂层的显微组织和物相组成,通过动电位极化曲线和电化学阻抗谱测试研究涂层和基材在3.5%Na Cl溶液中的腐蚀行为。结果表明:涂层从底部到顶部,组织形态变化依次为平面晶、胞状晶、柱状树枝晶和等轴树枝晶,涂层主要由γ-(Ni,Fe)固溶体、Fe Ni3、M23C6(M=Fe,Ni,Cr)以及Cr0.19Fe0.7Ni0.11相组成;在3.5%Na Cl溶液环境中,涂层的自腐蚀电位比基材正移了0.14 V,腐蚀电流密度较基材减小71.84%,腐蚀阻抗值也显著高于基材,耐腐蚀性能优于基材,这是由于涂层表面形成钝化膜的致密度和稳定性更高。     

钛合金表面激光熔覆生物陶瓷梯度涂层的组织性能分析

利用激光熔覆技术,通过同轴送粉方式在钛合金基体表面分别制备HA/HT/T梯度涂层、HA/TiO_2涂层及纯HA涂层3种钛合金羟基磷灰石生物陶瓷涂层,并对3种不同涂层的金相组织、微观形貌、元素成分、界面结合强度等性能进行分析比较。结果表明:与纯HA涂层和HA/TiO_2涂层相比,HA/HT/T梯度涂层各区域界面结合更为紧密,无明显裂纹或孔洞形成,HA/HT/T梯度涂层由底层至表层表现为从致密到疏松的梯度结构,涂层表面Ca/P质量比为1.64,接近于自然骨的Ca/P质量比,纯HA涂层、HA/TiO_2涂层及HA/HT/T梯度涂层的界面结合强度值呈递增趋势;梯度涂层可有效改善热膨胀系数失配、降低残余应力,进而提高界面结合强度,克服涂层存在的易脱落、溶解等缺陷。     

激光熔覆TiB2颗粒增强镍基合金复合涂层的微观组织与摩擦学性能研究

为了提高铝合金摩擦构件的耐磨性能,运用激光熔覆技术在铝合金表面制备了TiB₂颗粒增强镍基合金（TiB₂/镍基合金）复合涂层,分析了其微观组织结构,研究了其在干摩擦和海水介质中的摩擦磨损行为与机制。结果表明：复合涂层中均匀分布有TiB₂增强相,并含有TiB、TiC、CrB和Cr₂₃C₆等反应生成硬质相,显微硬度达到855.8HV_0.5,是铝合金母材的6.7倍;不同环境介质中,复合涂层的摩擦系数和磨损失重均较镍基合金涂层和铝合金母材显著降低;干摩擦条件下,复合涂层的磨损机理以微观切削磨损为主,并伴有一定的硬质颗粒剥落;海水环境中,复合涂层的磨损机理转变为微观切削磨损和点蚀腐蚀磨损。