轮轨试样Co基合金激光熔覆层组织及磨损性能

为提高轮轨材料的耐磨性降低轮轨磨损,利用CO2多模激光器在轮轨试样表面获得Co基合金熔覆层,测试分析了其组织结构性能和显微硬度,利用MMS-2A微机控制摩擦磨损试验机对比研究了激光熔覆处理与未处理轮轨试样的抗磨损性能.结果表明:激光熔覆处理后在轮轨试样表面获得与基体良好结合厚度约1 mm的熔覆层;熔覆层主要由枝晶(γ-Co)和共晶组织(Cr23C6+γ-Co)构成,初生相为γ-Co过饱和固溶体,富含Cr元素,共晶组织中富含Co元素;结合区为粗大柱状晶,从中部到表层出现胞状晶、树枝晶等多种形态.离界面越远组织越细密,组织生长方向紊乱;结合区存在元素扩散,尤其是Fe、Cr和Co含量变化显著;激光熔覆Co基合金后轮轨试样硬度分别提高约52.98%和43.44%,能有效降低对摩副磨损,轮轨抗磨损能力提高约为原来的5倍.     

激光淬火对重载轮轨磨损与损伤性能的影响

利用MMS-2A型微机控制摩擦磨损试验机研究了激光表面淬火对重载轮轨磨损与损伤性能的影响,分析了激光淬火对重载轮轨表面损伤的作用机理.结果表明:激光淬火处理后轮轨试样存在一定厚度的淬火处理层,其组织主要为均匀致密的马氏体层;激光淬火可明显提高车轮和钢轨试样的表面硬度,其硬度分别增加35.7%、33.5%;激光淬火基本不改变轮轨试样的滚动摩擦系数;激光淬火可增强轮轨试样的耐磨性,相比淬火前车轮和钢轨试样磨损量分别降低62.9%和66.0%;未处理轮轨试样表面损伤主要表现为明显的剥落损伤,激光淬火后轮轨表面损伤相对轻微,主要表现为小麻点式剥落损伤,重载工况下激光淬火处理使轮轨试样具有较好的抗表面损伤能力.     

高速轮轨钢超声振动辅助激光熔覆涂层的滚动摩擦磨损性能

目前有关高速轮轨钢超声振动辅助下的激光熔覆研究鲜有报道。在高速轮轨钢表面施加超声振动辅助激光熔覆制备了铁钴基复合涂层来改善其耐磨性能,借助扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能量色散谱仪(EDS)等手段分析熔覆层的微观结构、物相成分和元素分布,采用GPM-30轮轨滚动接触疲劳试验机对比研究轮轨钢超声振动辅助作用下激光熔覆前后涂层的滚动摩擦磨损性能。结果表明:熔覆层主要由Fe-Cr的马氏体组织、Co-Cr的γ相固溶体、Fe-Ni固溶体以及弥散析出的含MxCy(M=Cr、W)的碳化物、硼化物、硅化物等硬质相组成;超声激光熔覆强化处理后,轮轨表面的平均显微硬度分别为539 HV3 N和582 HV3 N,磨损速率分别降低59.1%,37.3%,轮轨试环熔覆层的抗磨损性能大幅提高,磨损机制由剥落磨损和严重的疲劳磨损转变为轻微的磨粒磨损和疲劳磨损。     

超音频感应熔覆钴基涂层的组织与摩擦磨损性能

为提高45钢的摩擦磨损性能,采用超音频感应熔覆技术在45钢基体上制备Co基合金涂层,研究涂层的微观组织形貌、物相组成、显微硬度以及摩擦磨损性能.结果 表明:Co基合金涂层与基体冶金结合,涂层内无孔洞、裂纹等缺陷;涂层物相组成复杂,主要由γ-Co、γ-(Fe,Ni)、Cr23C6、Cr7C3、Co7W6以及金属间化合物Co3Fe7和FeNi3组成;钴基合金涂层的显微硬度约为573.1 HV0.2N,是基体45钢(215.0 HV0.2N)的2.67倍;在室温干摩擦条件下,钴基合金涂层的摩擦磨损性能优于45钢基体,其磨损形式为轻微的磨粒磨损和黏着磨损.     

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。     

石墨烯对激光熔覆钴基合金组织和性能的影响

为了研究石墨烯对激光熔覆钴基合金涂层显微组织与性能的影响，选用合金化的Stellite6粉末和石墨烯混合作为熔覆材料，在同一工艺参数下在00Cr13Ni4Mo马氏体不锈钢上制得石墨烯质量分数为0.5%～2.0%的复合涂层。结果表明：激光熔覆过程使少量石墨烯烧损，部分得以保留；当石墨烯含量达到1.5%时涂层出现了较明显的裂纹；随着石墨烯含量的增加，涂层的硬度最高达到720 HV;当石墨烯含量为0.5%时，磨损量由2.31 mg减小至1.96 mg,涂层耐磨性提高，过量的石墨烯使涂层耐磨性下降；当石墨烯含量为0.5%～1.0%时，空泡腐蚀失重约为Stellite6涂层的1/3,涂层的抗空蚀性能提高，超过1.0%时涂层因出现裂纹缺陷导致抗空蚀性能显著劣化。     

轴重对轮轨材料滚动磨损与损伤行为影响

利用WR-1轮轨滚动磨损实验机研究不同轴重下轮轨材料滚动磨损与损伤性能。结果表明:轮轨试样磨损率均随轴重增加呈现线性增加趋势,且钢轨试样磨损率大于车轮试样磨损率。轮轨试样硬化率均随时间呈现先增加后趋于稳定的变化趋势,轮轨试样塑变层厚度和硬化率均随轴重增加而增大,且车轮试样硬化率大于钢轨。车轮试样和钢轨试样表面损伤形貌不同,车轮试样表面表现为垂直于滚动方向的疲劳裂纹,钢轨试样表面表现为裂纹和块状剥落,轮轨试样表面损伤均随轴重增加而更加严重;车轮试样表面裂纹疲劳断裂和钢轨试样表面块状剥落形成磨屑,成分主要为Fe2O3和马氏体,随轴重增加,磨屑尺寸呈现增大趋势,但成分与含量无明显变化。     

合金成分对镍基合金激光熔覆涂层组织与性能的影响

为了研究激光熔覆镍基合金涂层显微组织与性能之间的关系,本文选用Ni25、Ni45、Ni60镍基自熔性合金粉末作为熔覆材料,在同一工艺参数下在45#钢基体上制得Ni25、Ni45、Ni60合金激光熔覆涂层。利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计等方法对涂层的显微组织、物相组成、显微硬度等进行了研究。结果表明从Ni25到Ni60合金涂层,随着合金元素含量的提高,涂层微观组织逐渐由亚共晶转变为过共晶,γ-Ni奥氏体枝晶所占体积分数减少,尺寸细化,枝晶间的共晶组织和硬质相所占的体积分数增大,涂层和基体之间结合带的宽度越来越窄,熔覆层的显微硬度越来越高。Ni25、Ni45合金涂层的平均显微硬度分别为250HV和550HV左右,而Ni60合金涂层的平均硬度却高达750HV左右,为Ni25合金涂层的3倍。     

激光熔覆Fe基合金涂层的高温磨损性能

为了提高H13钢的高温耐磨性,通过激光熔覆在H13钢表面成功制备了 Fe基合金涂层,对涂层和H13钢进行了高温磨损测试,对涂层和H13钢的高温磨损性能进行了比较研究,并讨论了其磨损机理.结果表明:与H13钢相比,该涂层的磨损率均比H13低,具有更好的高温耐磨性,尤其是在600℃时表现更为突出.在400℃下50～150 N时,涂层的磨损率随载荷增加而逐渐增加,而H13基体则是先增后降,但涂层的磨损率均比基体低.在600℃下50～100 N时,H13钢的磨损率随载荷增加而增加,在载荷为150 N时,H13钢的磨损率开始急剧增加,发生了严重的塑性挤出磨损,此条件下,涂层的磨损率也随着载荷的增加而增加,在150 N时增速较大,但磨损率远小于基体.在400℃下50～150 N时和600℃下50～100 N时涂层普遍存在氧化性轻度磨损,由此产生的致密的摩擦层可为涂层提供良好的保护.当温度和载荷分别达到600℃和150 N时,涂层疏松的摩擦层逐渐失去其保护功能,且普遍存在氧化磨损.     

Y对轴承钢上激光熔覆FeCoCrNi涂层结构和冲蚀磨损的影响

以激光熔覆方法在轴承钢上制得FeCoCrNi-xY高熵合金涂层,并对其处于气体环境中的耐高温冲蚀性进行了测试。研究Y对涂层结构和冲蚀磨损的影响。研究结果表明：随着Y增大,蜂窝形组织开始减少直到全部消失,生成了许多尺寸较小的M颗粒,形成了粒径更小以及分布形态更均匀的Y化物组织。提高Y的加入量后,涂层发生了硬度先减小再增大势,测试得到的硬度值介于720-960 HV范围内。当逐渐提高冲蚀角后,FeCoCrNi-xY涂层发生了冲蚀磨损率持续增大。FeCoCrNixY涂层获得了高于轴承钢的硬度,呈现明显的脆性特点。对FeCoCrNi-0.3Y涂层冲蚀形成了深度更大的犁沟,达到了更高的冲蚀磨损率。当温度提高后,磨损率同样呈现增大现象,不过变化幅度较低。各攻角下的涂层磨损形式并未受到温度的明显影响。     

316L不锈钢表面激光熔覆Co基合金层的耐冲刷腐蚀性能

为了提高316L不锈钢在冲刷腐蚀类环境中的耐腐蚀性,在其表面激光熔覆Co Ni Cr Al Y合金层。采用冲刷腐蚀试验比较了316L不锈钢及Co基合金熔覆层在含固相颗粒酸碱溶液中的耐冲刷腐蚀性能。采用X射线衍射仪分析熔覆层物相,采用金相显微镜及扫描电镜观察熔覆层腐蚀前后的形貌。结果表明:在低浓度酸碱、低含砂量及低速冲刷条件情况下,Co Ni Cr Al Y熔覆层的耐冲刷腐蚀性略高于316L不锈钢;在高浓度酸碱、高含砂量及高速冲刷条件下,Co基合金熔覆层的耐冲刷腐蚀性能明显优于316L不锈钢的;Co基合金熔覆层中析出的Cr2Ni3,Al Co和Al Ni硬质相以及Co元素本身的抗腐蚀性的综合作用使Co基合金熔覆层的耐冲刷腐蚀性能远远高于316L不锈钢的。     

激光熔覆与等离子熔覆的镍基合金熔覆层组织和性能对比

在低碳钢等廉价金属表面熔覆一层高强高韧或高耐蚀性的熔覆层可极大提高材料的使用性能及利用率,但是不同熔覆方法对熔覆层组织和性能可能会造成不同影响。利用激光熔覆和等离子熔覆技术分别在Q345基材表面熔覆镍基合金粉末,获得具有一定厚度的熔覆层。通过对2种熔覆方法获得的熔覆层进行微观组织、冲击韧性以及耐磨损性能对比分析可知,激光熔覆镍基合金的熔覆层组织细密,冲击吸收功略低于等离子熔覆试样,但稳定性优于等离子熔覆层,耐磨损性能及表面硬度明显优于等离子熔覆层。     

激光熔覆用钴基合金粉末的研究

对激光熔覆用WFLC－11钴基合金粉末的激光熔覆工艺和熔覆层性能进行了研究，获得了WFLC－11钴基合金粉末激光熔覆层厚度与最小比能量关系曲线和熔覆层的组织、高温硬度等性能数据，为选择和使用WFLC－11钴基合金粉末提供了依据。     

熔覆技术的发展与展望

熔覆技术具有诸多优点,已经大量应用于工业生产中.近年来,在传统熔覆技术基础上发展而来的复合熔覆技术,可以显著提高涂层的综合性能,给表面强化技术注入了新的动力.本文在概述了激光熔覆、等离子熔覆和感应熔覆等传统熔覆技术的基础上,对近年来国内外不同热源间的复合熔覆技术、辅助技术复合熔覆技术及其应用现状进行了综述,总结了现有技...     

激光熔覆耐磨复合涂层的研究现状

对激光熔覆复合耐磨涂层的摩擦学行为和磨损机制进行了综述，分析了不同工况条件下复合涂怪磨损机制的转化及其控制因素。     

熔覆温度对真空熔覆WC增强镍基合金层组织及性能的影响

为了在保证良好力学性能的前提下提高45钢的表面质量,采用真空熔覆技术以不同熔覆温度在45钢表面制备WC增强镍基合金熔覆层。利用扫描电镜分析熔覆层组织形貌以及过渡层结合情况;通过硬度测试和磨损试验分析熔覆温度对熔覆层性能的影响。结果表明:随着熔覆温度的升高,熔覆试样过渡层逐渐增厚但整体变化不大,都大于30μm,满足冶金需求;熔覆温度过高时,WC分解严重,熔覆层耐磨性大大降低;熔覆温度为1 225℃时,得到的WC增强镍基合金效果良好,熔覆层洛氏硬度接近40 HRC,对母材强化作用明显,可显著提高其耐磨性。     

铸铁表面电刷镀/激光熔覆复合涂层制备与性能评价

为了解决铸铁零件激光熔覆易出现裂纹的问题,采用电刷镀与激光熔覆技术复合方法对铸铁零件进行再制造.采用扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计和往复摩擦磨损试验机分析了涂层的显微组织、测试了涂层的硬度和摩擦磨损性能.实验结果表明:电刷镀/激光熔覆复合处理所制备的涂层组织致密、无裂纹、气孔等缺...     

机车气门密封面激光熔覆钴基合金的应用研究

通过在机车气门密封面上激光熔覆钴基合金粉末，分析了熔覆层的组织和硬度特性，探讨了激光熔覆修复机车气门的可行性。结果表明，激光熔覆层的合金元素分布均匀，凝固偏折小；熔覆层组织致密，与气门冶金结合良好，高温显微组织性能稳定性好，在700℃以下显微硬度没有显著降低，具有很好的耐热冲击性能，可满足机车进排气门的修复要求。     

激光熔覆Stellite和WFLC系列钴基粉末研究

用TJ－HL－5000 CO2激光器对4种不同Co基材料进行了激光熔覆研究,对熔覆层抗裂性进行了对比,分析了合金元素对熔覆层抗裂性的影响,指出WFLC－08及WFLC－11两种材料具有较高的抗裂性和耐磨性,是能满足激光熔覆工艺要求的Co基合金粉末材料。