铌合金电子束表面熔覆层裂纹控制

在铌合金表面进行了电子束熔覆硅化物涂层试验.利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)观察了涂层表面形貌,通过分析熔覆层表面的裂纹率以及裂纹的最大宽度,对熔覆涂层质量进行评价,研究了电子束熔覆参数对裂纹的影响.结果表明,裂纹倾向随着电子束束流、聚焦电流及扫描速度的增大呈先减小后增大的变化规律,通过控制电子束熔覆参数的合理匹配可以实现对涂层裂纹的控制.通过单变量试验和正交优化试验,筛选出了优化的熔覆处理工艺参数为:电子束束流为17 mA,聚焦电流为1 885mA,扫描速度为540 mm/min.采用优化工艺参数获得的涂层的熔覆效果较理想,表面平整光滑无裂纹,晶粒致密均匀.     

激光熔覆Ni基复合涂层气孔及裂纹敏感性的研究

对激光熔覆Ni基复合涂层内气孔的类型及形成机理,裂纹的形态、萌生机理及影响因素等进行了研究。结果表明,涂层内气孔出现在熔覆层表层及底层,气体主要来源于熔覆环境,也可能是熔覆过程中各组分相互反应而生成;裂纹从形态上分为垂直裂纹和水平裂纹两大类,其产生与熔覆层内的低熔共晶密切相关,涂层成分、夹杂物含量、激光比能对裂纹敏感性均有一定影响。     

钢表面激光熔覆镍基合金涂层裂纹控制的研究

在对45钢表面激光熔覆镍基合金涂层组织、相分析的基础上,对熔覆层裂纹的形成机理进行了研究,热应力、硼化物的偏聚和熔覆层中的夹渣是导致熔覆裂纹产生的主要原因.为了消除裂纹,采用超声振动激光熔覆的方法,制备了超声振动激光熔覆Ni60B涂层和超声振动激光熔覆Ni60B+1％Y2O3涂层,并对它们的显微组织和裂纹情况进行了分析.结果表明,超声振动对镍基合金熔覆层裂纹有很好的抑制作用,通过添加适量的稀土元素,制备了成形良好无裂纹的涂层.     

激光熔覆涂层增韧改性方法的研究进展

激光熔覆涂层能够改善金属表面性能,实现表面强化,然而常发现由于涂层韧性降低,涂层表面出现裂纹缺陷问题。概述了激光熔覆涂层由于韧性降低造成裂纹的原因,包括温度梯度差引起的内应力、激光熔覆层中的应力集中以及熔覆层中的微小气孔等。同时归纳了影响激光熔覆层韧性的因素,包括熔覆材料的选择、激光熔覆工艺参数的设定以及熔覆材料的热处理方式等。在此基础上,重点阐述了近年来改善激光熔覆涂层裂纹缺陷问题的进展,并从中寻找增强激光熔覆涂层韧性的方法,包括在熔覆粉体中加入复合陶瓷增强相和稀土元素粉末等改变熔覆粉体组成、在基体与熔覆层之间增加过渡层、改变激光熔覆功率和扫描速率以及光斑直径等工艺参数、对熔覆前基体的预热和熔覆后涂层的热处理、外加超声振动和电磁场以及超声振动与电磁场的耦合等能场辅助等。针对各种增强激光熔覆涂层韧性方法的不足,探讨今后激光熔覆涂层增韧改性方法的研究前景。     

激光重熔对TC4钛合金表面Al2O3-ZrO2激光熔覆层形貌组织、元素分布和裂纹敏感性的影响

目的 减少裂纹数目,改善TC4合金基体表面激光熔覆涂层的表面形貌和裂纹敏感性。方法 采用激光重熔工艺对激光熔覆后的熔覆层进行后处理。通过有限元与试验相结合的方法,研究激光重熔处理对Al2O3-ZrO2熔覆层表面形貌、组织演变及裂纹敏感性的影响规律,并探讨其影响机理。激光熔覆完毕后,再次进行激光扫描,得到重熔涂层,并采用扫描电镜和维氏硬度计对激光熔覆与激光重熔涂层的熔覆形貌、微观组织、裂纹情况、元素分布及断裂韧性进行观察与测试。结果 有限元仿真结果表明,熔覆涂层从热影响区到熔覆层顶部的温度由660.23 ℃升至3 122.3 ℃,激光重熔涂层温度则是由927.61 ℃升至2 772.9 ℃。此外,重熔涂层在Z方向上的残余应力明显下降,且残余应力曲线平缓,应力梯度较小。激光重熔工艺可以明显缓解熔覆涂层结合区的温度梯度和残余应力。通过对涂层进行观察检测发现,激光重熔涂层表面起伏状况得到缓解,表面裂纹数目减少。重熔涂层平面晶数量较少,组织致密,使得裂纹发生穿晶扩展,裂纹扩展能量不断消耗,有效阻碍了裂纹延拓。激光重熔工艺可以均化元素分布,使重熔涂层的断裂韧性提升至9 MPa.m^1/2以上,有效提高了涂层的断裂韧性,改善裂纹的敏感性。结论 通过激光重熔,熔覆层表面起伏变小,裂纹数目明显减少,断裂韧性和结合强度得到明显提高。     

碳弧堆焊和激光熔覆铁基合金粉块涂层的组织及性能

采用碳弧堆焊和激光熔覆法将Fe-05合金粉块分别熔覆在Q235钢基体表面。分析了涂层的显微组织和物相组成。测试了涂层的显微硬度和磨损失重。研究了熔覆工艺对涂层组织、硬度及耐磨性的影响。结果表明,碳弧堆焊和激光熔覆涂层的显微组织为黑色基体相上分布着白色的物相。其中黑色物相为基体α-(Fe,Cr)固溶体,白色物相主要为(Fe,Cr)_7C_3、Cr_(23)C_6、Cr_7C_3、Fe_2B、Fe_3B、Cr_3C_2、CrFeB及Ni_3Si。碳弧堆焊和激光熔覆涂层中均有裂纹产生,裂纹类型均为穿晶裂纹。激光熔覆涂层的显微硬度高于碳弧堆焊层,平均显微硬度约为989 HV。激光熔覆涂层的耐磨性高于碳弧堆焊涂层。     

激光熔覆自润滑复合涂层研究进展及发展趋势

结合激光熔覆自润滑涂层实例,从材料设计、制备工艺、性能优化等方面综述了激光熔覆自润滑涂层的研究现状、存在的问题及发展方向。总结了常用固体润滑材料的摩擦学性能特点,并就如何选择自润滑材料、包覆技术和宽温域润滑的研究进展进行了简要阐述。讨论了激光熔覆制备自润滑复合涂层中软质润滑相和硬质耐磨相之间的关系,以及熔覆材料成分对涂层摩擦学性能的影响。简要分析了裂纹成因及控制涂层质量的常用手段,重点探讨了激光工艺参数对涂层中润滑相体积分数和分布状态的影响,并总结了激光熔覆自润滑涂层在工程中的应用,以期为激光熔覆技术的发展提供参考。目前激光熔覆自润滑涂层的应用已初具规模,但在润滑剂的失效与防护、新材料的研究与应用、制备工艺的优化以及针对特殊环境下的摩擦磨损实验研究等方面仍存在较大发展空间。     

高铬铸铁合金涂层的研究进展

介绍了高铬铸铁的组织和性能特点,综述了高铬铸铁合金堆焊、等离子熔覆和激光熔覆涂层最新研究进展。分析了高铬铸铁合金涂层制备以及服役过程中的裂纹形成,提出了减少和消除涂层裂纹的途径,并对高铬铸铁合金涂层的发展作了展望。     

激光熔覆Ni基涂层研究进展

综述了激光熔覆Ni基涂层在改善材料的耐磨,润滑,耐腐蚀性能等方面的研究进展,提出了专用粉末的研制,裂纹和气孔的控制是目前激光熔覆Ni基涂层面临的主要问题,并针对上述问题论述了相应的解决方法。     

激光熔覆CoCrFeNiTi高熵合金工艺优化及预测模型研究

目的 探究激光熔覆工艺参数对CoCrFeNiTi高熵合金涂层质量及形貌的影响,实现激光熔覆CoCrFeNiTi高熵合金涂层形貌的精确控制。方法 基于田口正交法,设计不同激光工艺参数下30CrMnSiA表面激光熔覆CoCrFeNiTi高熵合金实验,以激光功率、扫描速度、送粉速率为影响因素,以涂层稀释率、高度、宽度、裂纹密度、宽高比为响应目标,通过方差和信噪比分析影响因素与响应目标的关系,并确定最优工艺参数,建立工艺参数与CoCrFeNiTi高熵合金涂层性能和形貌的支持向量回归预测模型。结果 激光功率对熔覆层稀释率、宽度和裂纹密度的影响较大,且与熔覆层稀释率、高度、宽度、裂纹密度、宽高比呈正相关。扫描速度对涂层高度、裂纹密度和宽高比的影响较大,与涂层高度呈负相关,与涂层裂纹密度和宽高比呈正相关。送粉速率对熔覆层稀释率、高度和宽高比的影响较大,与熔覆层稀释率和高度呈负相关,与熔覆层宽高比呈正相关。得到了最优工艺参数,激光功率为600 W,扫描速度为18 mm/s,送粉速率为1.6 r/min。通过预测模型测试可知,熔覆层稀释率、高度、宽度、裂纹密度和宽高比预测模型的决定系数均大于0.93。结论 基于支持向量回归的CoCrFeNiTi高熵合金涂层形貌预测模型的精度较高,能够实现CoCrFeNiTi高熵合金熔覆层形貌的精确预测,为熔覆层形貌的控制提供了新的思路。     

激光熔覆层裂纹研究进展

为了揭示激光熔覆过程中裂纹的成因并采取有效措施对其防止,以其为获得性能优异的激光熔覆层提供依据。对国内外关于激光熔覆层裂纹研究现状进行了概括总结,提出了裂纹产生的原因及防止办法：合理地选择激光工艺参数及合理设计熔覆材料的成分和组织。     

Study on Cracking Tendency and Mechanism of Gray Cast Iron Laser Cladding

LASER CLADDING is an advanced and efficientsurface coating technology that provides a metallurgicbond between the cladding and the substrate;it is also ahotspot of surface modification research"'2I.Lasercladding is a complex physical,chemical andmetallurgical process.It is also a process very sensitiveto cracks[3'41.A deep study of the cracking tendencyand mechanism of laser cladding plays an importantrole in the broad application of laser cladding in variousindustries.In this article,th…     

激光熔覆原位自生TiB_2/Ni金属陶瓷复合涂层的裂纹研究

用激光熔覆技术在45钢表面制备了不同成分配比的原位自生TiB_2/Ni金属陶瓷复合涂层,研究了涂层的残余应力分布和开裂行为.结果表明:裂纹源产生的部位主要是熔敷层中的硬质相央杂物、熔覆层中共晶团问显微孔和熔覆层与基材界面间的微孔洞.     

激光熔覆在AlN陶瓷表面制备铜基金属覆层缺陷分析及控制

通过脉冲式YAG激光器在AlN陶瓷表面制备铜基金属覆层,分析熔覆层的缺陷,并研究如何能控制熔覆层缺陷的发生,熔覆试样的缺陷主要表现为陶瓷基板炸裂、熔覆层成形不完整、熔覆层微观裂纹和气孔.结果表明,通过调节激光熔覆的热输入可以保证陶瓷基板的完整性并且熔覆层成形良好;通过焊前预热和焊后缓冷的工艺可以降低熔覆层微观裂纹和气孔的形成几率.通过优化激光熔覆工艺参数和工艺方法,可以形成良好的熔覆层,并且AlN陶瓷基板和铜基金属覆层之间形成过渡层,形成良好的冶金结合.     

AlN陶瓷表面单道激光熔覆铜应力应变数值分析

激光熔敷过程中保护气体对工件的散热作用不可忽略,根据简化二维流体模型将散热问题转化为流体力学问题并将对流换热转化为导热,针对保护气体对工件的散热形式展开探讨并对散热效果进行了定量化表征,发现对流换热系数为热导率的数百倍.将保护气体的散热计算结果引入AlN陶瓷表面单道激光熔覆铜应力与应变计算过程中,根据第一和第三强度理论,发现熔覆过程中裂纹产生形式主要包括3种,分别为铜覆层与AlN陶瓷基体结合面撕裂、AlN陶瓷上表面拉裂和垂直于熔覆方向的铜熔覆层横向裂纹,分析其产生机理并据此提出优化工艺参数的指导原则.     

不锈钢堆焊层斜探头检测的必要性

在奥氏体不锈钢堆焊层超声检测中,一般用斜探头检测堆焊层下母材中的再热裂纹。随着材料的改进和焊接技术的提高,这种再热裂纹已经非常少见。所以,有些规范和标准已不再要求用斜探头检测堆焊层。文章介绍了几种用斜探头发现的缺陷,强调了用斜探头检测堆焊层的必要性。     

激光重熔对材料表面激光熔覆层的影响

熔覆层中的裂纹是激光熔覆技术应用的主要障碍。为了提高熔覆层的性能,抑制裂纹扩展,采用CO2激光器在45钢表面激光熔覆了Ni25合金粉末,然后采用不同工艺参数对熔覆层进行激光重熔处理研究。实验结果表明,激光重熔能够减少熔覆层中的裂纹和气孔,使熔覆层表面变的平整,颗粒状组织消失。较慢的激光扫描速度更有利于降低熔覆层的残余应力,减少缺陷。激光重熔后材料表面的显微硬度有所降低。研究结果对激光熔覆技术的应用具有实用价值。     

镍基高温合金表面激光熔覆Inconel738合金层的开裂行为

针对镍基高温合金叶片强化与修复的需求,在高温合金K438基体上激光熔覆Inconel 738合金涂层。分析了基体组织及熔覆层中微观缺陷对熔覆层裂纹的影响。结果表明,激光熔覆时大多数裂纹是从基体一侧形成后深入到熔覆层中或产生于层与层之间的搭接区,裂纹沿晶界扩展。沿晶界分布的低熔点共晶物是主要的裂纹源。激光熔覆时,晶界处的γ/γ′低熔点共晶物熔化,形成晶界液膜,冷却时,在残余拉应力的作用下被拉开,形成裂纹,裂纹一旦形成就会沿晶界迅速扩展。     

激光熔覆层开裂问题的研究现状

分析激光熔覆层应力的产生和分布状态,描述了熔覆层纹的形成和形貌,归纳了目前掏纹产生的方法。对解决熔覆层开裂问题提出了一些建议。