液相烧结法制备钢结硬质合金覆层材料

以WC、Cr3C2、Fe、Co和Ni为原料,加入有机粘结剂PVB,制备出成形料浆;利用料浆喷涂法在Q235钢基体上成形覆层坯体;在真空烧结炉中通过液相烧结工艺制备出钢结硬质合金覆层材料。覆层材料表面硬度远远大于Q235钢。在覆层受压应力的状态下,覆层材料的抗弯强度大于Q235钢;在覆层受拉应力的状态下,覆层材料的抗弯强度小于Q235钢。覆层中硬质相与粘结相分布均匀,无气孔等缺陷存在。覆层与钢基体之间没有清晰的结合界面存在,形成了冶金镶嵌结构,产生了致密的冶金结合。     

金属陶瓷覆层材料坯体的料浆法成形工艺

以无水乙醇和丁酮的共沸体系为溶剂，三油酸甘油酸为分散剂，PVB为粘结剂，丙三醇和DOP为增塑剂，环己酮为均化剂，将Fe-6B-48Mo混合粉末制备成为均匀分散、稳定悬浮的料浆。利用此料浆，通过三种方法成形了覆层材料的坯体：用流延成形法制备出颗粒分布均匀、结构致密、厚度可控、具有适宜柔韧性和拉伸强度的覆层薄片坯体，根据覆层厚度要求可将一层或多层坯体叠置在钢基体上烧结；用雾化喷涂法或涂刷法直接在钢材或工件表面上形成厚度均匀、结构致密、粘结牢固的覆层坯体。对覆层坯体成形工艺中的干燥技术、坯体厚度控制技术等进行了研究。     

液相烧结金属陶瓷覆层/钢基体结合强度的研究

根据液相烧结三元硼化物基金属陶瓷覆层材料的工艺特点，用金属陶瓷覆层将两钢板进行液相烧结连结，以覆层对两钢板的连结强度表征覆层与钢基体的结合强度。采用三点弯曲、拉伸和单边剪切三种方法进行覆层／钢基体结合强度的测试。结果表明，三元硼化物基金属陶瓷覆层／钢基体之间产生冶金结合，具有较高的结合强度。     

40CrNiMo钢表面激光熔覆层力学性能研究

为了提高40CrNiMo钢基体的力学性能,采用1000 W光纤激光器在40CrNiMo钢基体表面上制备铁基熔覆层。分别采用扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析仪（EDS）、X射线衍射（XRD）、万能试验机、显微硬度计等分析测试手段对涂层进行分析。结果表明：制备的涂层表面平整,基体与熔覆层之间存在明显的过渡区域,结合界面无气孔、裂纹等缺陷,与基体形成了较好的冶金结合。熔覆层显微组织由马氏体和少量的M23C6碳化物组成,基体与熔覆层之间的过渡区域主要以细小的等轴晶为主,熔覆层中部则以柱状晶和少量的树枝晶为主。熔覆层性能优异,相对于基体的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别提高了21.4%、22.9%和16.7%,显微硬度为415～450 HV0.2,均优于40CrNiMo钢。     

硬质履层材料的磨损性能研究

用液相烧结法制备出钢结硬质合金硬质覆层材料FC－Ⅰ和FC－Ⅱ，并对其磨损性能进行了研究。结果表明：该材料的抗磨能力远优于基体材料45钢，FC－Ⅰ的抗磨损能力好于FC－Ⅱ。     

离焦量对激光熔覆Ni/WC的影响模拟与实验研究

利用ANSYS生死单元技术模拟在冷作模具钢Cr12MoV表面上熔覆Ni/WC粉末时改变离焦量对温度场与熔覆后残余应力的分布情况的影响。通过表面探伤剂、倒置金相显微镜等方式检测对应实验制备出的熔覆层，进一步阐述离焦量对熔覆层质量的影响。结果表明，改变离焦量会影响熔覆时温度场的分布以及熔覆后残余应力，而这些因素决定着制备出熔覆层质量的高低；最大残余应力主要出现在熔覆层与基体间的结合区域的两侧，其值会随着离焦量的增加而增加；当离焦量低于13mm时，熔覆层与基体之间会形成一条较为明显的过渡带，过渡带的产生不仅能够抑制裂纹扩展，还能够保证熔覆层与基材的牢固性。     

45钢表面激光熔覆Ni20合金粉末的组织及耐腐蚀性能研究

利用激光熔覆技术,在45钢表面制备了Ni20合金粉末熔覆层,通过SEM、XRD等方法分析表明研究涂层相及组织。利用CHI660B电化学测试系统,测试膜层及基体的开路电位及极化曲线,采用SY/Q-750型盐雾腐蚀试验箱,对熔覆层的耐腐蚀性能进行研究。结果表明:熔覆层与基体形成良好的冶金结合;熔覆层组织具有定向凝固特征且晶粒生长方向垂直于界面;熔覆层主要由CrNiFeC,Fe3Ni2,Ni3Cr2等相组成;Ni20合金合金粉末激光熔覆层在3.5%NaCl盐雾中的腐蚀为局部点蚀,45钢为均匀腐蚀,熔覆层腐蚀速率仅为45钢的一半;电化学测试表明熔覆层的自腐蚀电位较45钢正移,具有更小腐蚀电流密度。     

Q235D多层激光熔覆实验研究

在Q235D钢表面进行多层激光熔覆Fe基合金粉末,实验结果显示基体与熔覆层之间以及熔覆层与熔覆层之间的冶金结合性较好,没有出现裂纹,并且基本无气孔,熔覆层的显微组织、表面硬度和显微硬度均显著优于基体。实验发现,多层熔覆时在不连续加工情况下,随着制备熔覆层数目的增多,在加工新的熔覆层时,之前已经制备完成的各熔覆层的硬度均会有不同程度的降低,并且距离基体越近的熔覆层其硬度降低越多,第一熔覆层显微硬度最低,往上层方向显微硬度逐渐增加,最后一层硬度最高,并且制备的层数越多这种硬度降低程度也会越显著。     

硬质覆层材料的磨损性能研究

用液相烧结法制备出钢结硬质合金硬质覆层材料FC Ⅰ和FC Ⅱ ,并对其磨损性能进行了研究。结果表明 :该材料的抗磨损能力远优于基体材料 4 5钢 ,FC Ⅰ的抗磨损能力好于FC Ⅱ。     

工艺参数对Cr12MoV表面激光熔覆M2高速钢高硬度涂层的影响

为增强轧辊表面硬度以提升轧辊工作寿命，采用1 kW光纤激光器在Cr12MoV表面制备M2高速钢熔覆层，探索最优激光工艺参数。通过着色探伤剂、X射线衍射仪及显微硬度仪，对不同激光功率和扫描速度下的熔覆层显微组织、成分、物相、硬度进行检测分析。结果表明：激光功率对熔覆层表面成形质量影响较大，扫描速度对其影响不明显；随激光功率增加，熔覆层表面平整度增强，裂纹数量降低，熔覆层组织成分分布越均匀，晶界偏析现象减弱，枝晶组织逐渐粗大，熔覆层显微硬度降低；熔覆层主要由Martensite、Austensite、Fe-Cr、MC、M2C相组成，熔覆层内的组织主要是树枝晶和胞状晶，MC、M2C等硬质相弥散分布在组织内；激光功率为1 000 W，扫描速度为180 mm/min时，熔覆层表面无裂纹，最大显微硬度为1 092HV0.2，是基体的2.63倍，满足工业性能需求。     

Erosion wear behavior of laser clad surfaces of low carbon austenitic steel

Austenitic steel surfaces are laser cladded using a 4 kW continuous wave CO₂ laser with coaxial powder feeding nozzle to investigate the improvement in slurry erosion characteristics. Colmonoy-6 and Inconel-625 are cladded on AISI 316L steel and AISI 304L steel, respectively by laser cladding. Initially, single-pass clad track is overlaid to optimize the laser processing parameters, namely scanning speed and powder feed rate to obtained a sound clad. Minimum cracks, porosity and distortion were found at scanning speed of 0.1 m/min and powder feed rate of 12 g/min. For these parameters, the dilution was 17.33% for Colmonoy-6 and 40% for Inconel-625. To clad large surface area, the optimized laser processing parameters were used to deposit the clad tracks with 60% overlap. Maximum surface hardness of 746 VHN is obtained in case of Colmonoy-6 clad on AISI 316L steel and is 352 VHN in case of Inconel-625 clad on AISI 304L steel. EDAX analysis shows higher degree of mixing of substrate material in the clad pool of Inconel-625 than Colmonoy-6. The results of slurry erosion test of Colmonoy-6 clad surface have shown improvement in erosion resistance of the order of 1.75–4.5 times of the substrate AISI 316L steel at all impact angles and the maximum wear angle has also increased which can be attributed to the increase in the surface hardness. However, Inconel-625 laser clad surface has shown little improvement in erosion resistance of the substrate AISI 304L steel at shallow impact angles with no significant improvement at normal impact condition. The SEM micrographs of worn out Colmonoy-6 clad surfaces at shallow impact angles show that the material is removed mainly by micro-cutting which increases with increase in the impact angle.     

35CrMo钢表面铁基激光熔覆层的组织和耐磨性能

采用CO2激光熔覆装置将LC3530铁基粉熔覆在35CrMo钢基体表面,研究了熔覆层的显微组织、硬度和耐磨性能,并与基体的进行对比。结果表明:基体组织为回火索氏体,晶粒尺寸在20μm左右,而熔覆层的组织为均匀细小的等轴晶,晶粒尺寸大多在8μm;基体的平均硬度为254.1HV,而熔覆层的平均硬度为640.5HV,且硬度分布更加均匀;在相同试验条件下,熔覆层试样的磨损量仅为基体试样的1/7,磨损系数是基体试样的1/5,且磨损后熔覆层试样的表面粗糙度较磨损前的大幅下降,表明激光熔覆后35CrMo钢的耐磨性能得到显著提高;基体试样的磨损机制为犁削磨损,而熔覆层试样的磨损机制为微观切削,其优异的耐磨性能与含有铁、铬、钼和碳等元素的高硬度合金碳化物的形成有关。     

采煤机滑靴等离子熔覆高铬铁基合金的摩擦学性能

采煤机导向滑靴工作环境恶劣,受力复杂,导致其经常因为磨损和开裂而失效。为提高采煤机导向滑靴耐磨性,采用等离子熔覆技术在调质45#钢基材表面熔覆一层高铬铁基合金,在保持基体良好的综合机械性能的情况下,得到具有高强度、高硬度、高耐磨、耐腐蚀的高铬铁基合金熔覆层,既节省了合金材料的使用,又满足了煤矿复杂条件下对采煤机滑靴材料性能的要求。高铬铁基合金熔覆层在高载下具有较低的摩擦因数,可降低设备运转时的能量耗损;抗黏着磨损和磨粒磨损能力较强,可提高滑靴的使用寿命。     

液压支架管激光熔覆316L不锈钢涂层组织与性能研究

基于煤机设备在特殊环境下的使用特点, 选择液压支柱管用20钢作为基体材料, 以316L不锈钢作为熔覆材料, 采用高功率半导体光纤耦合激光器在其上进行激光熔覆实验, 并对熔覆后涂层的形貌、 硬度、 耐蚀性以及耐磨性进行研究. 结果表明, 熔覆层与基体呈现出较好的冶金结合, 且并未出现明显裂纹、 孔洞等缺陷;此外, 熔覆层的硬度、 耐蚀性和耐磨性相对基体都有了很大的提高. 根据分析可知, 熔覆层性能的提高是与熔覆过程中显微组织的变化及热影响密切相关的, 熔覆层中的析出相、 硬质颗粒以及合金中的微量元素也对其性能有很大影响. 研究表明316L不锈钢作为一种良好的熔覆材料, 可用于煤机设备液压支架管的激光熔覆修复. 研究以液压设备用零件为对象, 因此对于煤机修复方面有重要的参考价值.     

激光熔覆成形试验研究及结果分析

进行了以Ni基合金粉末、316L不锈钢合金粉末为熔覆材料的激光熔覆成形试验,得到了组织致密无缺陷的金属零件;针对激光熔覆中的裂纹问题,进行了Ni基合金粉末单道、多道和梯度材料熔覆过程的裂纹试验,分析了材料成分对裂纹产生的影响;进行了超声振动下的激光熔覆试验研究,初步结果表明,在熔覆过程中引入超声振动不仅可细化熔覆层的组织,还可有效提高熔覆层的硬度.     

激光熔覆Ni/SiC陶瓷涂层耐腐蚀性能的研究

采用激光熔覆技术,在45钢表面对含量不同的SiC（质量百分比）陶瓷粉末镍基自熔性粉末进行激光熔覆得到Ni基SiC合金涂层。对不同含量的SiC熔覆层试样进行了阳极极化线测定,试验表明,不论是Ni60涂层还是Ni60／SiC复合涂层的腐蚀电流密度都远小于45钢,但加入SiC后的复合涂层的耐蚀性能下降。     

工艺参数对铁基激光熔覆层组织和耐磨性的影响

采用激光熔覆技术在45钢表面制备铁基合金涂层,分析研究了在一定工艺参数范围内,熔覆区和结合区微观组织变化规律,摩擦磨损性的变化规律。结果表明:激光功率和扫描速度对熔覆层组织和耐磨性有规律性的影响,最终确定p=2.5 kW、v=3 mm/s~4 mm/s为优选工艺参数。     

转速对三元硼化物基金属陶瓷覆层耐磨性的影响

以Mo粉、FeB合金粉和Fe粉为基本原料,同时加入Cr、Ni、C合金元素成分,采用原位反应真空液相烧结工艺,在Q235钢基体上制备三元硼化物基金属陶瓷覆层材料。利用摩擦磨损试验测试了不同转速下三元硼化物基金属陶瓷覆层材料的耐磨损性能,研究了转速对该覆层材料耐磨性的影响。