多层熔覆对激光熔覆层微观组织和硬度的影响

采用金相显微镜和硬度计研究了多层熔覆对激光熔覆层微观组织和硬度的影响.结果表明,两层熔覆层交界处的硬度变化规律为以界面为基准线,往第二层熔覆层方向硬度随距离的增加而逐渐增加,往第一层熔覆层方向随着距离的增加,硬度先降低后增加最后降低;在层间停光时间较长的情况下,熔覆层数的增加会使试样平均硬度有所下降,靠近基材的熔覆层硬度低于远离基材的熔覆层硬度,多层激光熔覆不同层的组织没有明显差异;在层问停光时间极短的条件下,熔覆层数的增加会导致试样平均硬度急剧下降,靠近基材的熔覆层硬度高于远离基材的熔覆层硬度,多层激光熔覆不同层的组织有明显差异.     

激光熔覆工艺参数对熔覆层组织和性能的影响

在45钢表面进行激光熔覆WC-12Co合金涂层的试验,利用SEM对熔覆层的微观组织进行了分析,测试了熔覆层的显微硬度.结果表明,激光工艺参数对熔覆层的组织和硬度有很大影响,随能量密度的增加,熔覆层的显微硬度降低.激光功率不同,对流作用不同,激光功率较大,熔池中合金元素的分布比较均匀.     

激光感应复合熔覆的界面形态及其作用

采取送粉激光感应复合熔覆方法,对激光和感应两种能量不同配比的不同工艺进行实验,研究了不同工艺制备的Ni基熔覆层与钢基体结合界面的组织形貌、复合熔覆层横切面上化学成分及显微硬度的变化,探讨了其界面特征及影响因素。研究结果表明:复合熔覆交界面处白亮层的形成与熔覆能量直接相关,当复合熔覆能量较高时,在界面处形成Fe-Ni-Cr单相固溶体组织,熔覆层显微硬度下降;当复合熔覆能量较低时,在白亮层两侧形成不同的固溶体组织,熔覆层显微硬度较高。激光感应复合熔覆中,Ni基熔覆层与钢基体形成了基于化学成分扩散和材料互混的冶金结合,基材中的Fe元素向熔覆层的迁移量较大。     

不同送粉速度对TC4钛合金表面激光熔覆的影响

采用光纤激光对TC4钛合金表面进行熔覆改性,研究送粉速度对熔覆工艺过程和熔覆层性能的影响。采用高速摄像机拍摄了加热粉末在空间的分布形貌,采用光学显微镜观察了熔覆层横截面形貌,采用EDS分析了熔覆层的氮含量分布,并测量了熔覆层横截面的显微硬度。实验表明,送粉速度较小时,粉末吸收少量激光能量,熔池较大,熔覆层宽而浅;送粉速度较大时,粉末吸收大量激光能量,熔池较小,熔覆层窄而深。当送粉速度较大时,熔覆层的氮元素含量和显微硬度均分布基本均匀,无明显梯度;随送粉速度增加,熔覆层显微硬度会增加,并稳定在约9.3 GPa。     

激光功率对17-4PH丝材激光熔覆组织及硬度的影响

目的 研究激光功率对17-4PH不锈钢丝材激光熔覆组织及硬度的影响,以确定最佳激光熔覆功率,为17-4PH不锈钢丝材激光熔覆的应用提供参考.方法 在27SiMn钢活塞杆表面,对17-4PH不锈钢丝材进行了不同激光功率熔覆试验,利用金相显微镜和扫描电子显微镜表征不同激光功率熔覆层的微观组织,使用硬度计测量不同激光功率熔覆层和基体的硬度.结果 当激光功率分别为1600、1800、2000、2200 W时,熔覆层的高度由1119μm降低到1006μm,基体的穿透深度和热影响区宽度都随激光功率的增加而增大,熔覆层的组织主要为较短无方向性的板条马氏体.当激光功率为2400、3000 W时,熔覆层的高度、基体的穿透深度和热影响区宽度均随激光功率的增大而增加,最大值分别达到1119、310、638μm,熔覆层的组织主要由具有方向取向的板条马氏体组成,靠近基材的位置由晶粒细小而致密的等轴晶组成,随着激光功率的增加,熔覆层弥散析出的沉淀颗粒越来越多.此外,熔覆层和热影响区的显微硬度均高于基体,随着激光功率的增加,熔覆层的显微硬度明显增大,最高可达479.4HV0.2.结论 综合考虑激光功率对17-4PH不锈钢丝材激光熔覆组织及硬度的影响,2600 W为最佳激光熔覆功率.     

外圆表面送粉激光熔覆ZrO2/Ni60A复合涂层组织及硬度

在304不锈钢外圆表面激光熔覆镍基氧化锆金属陶瓷粉末,对激光工艺参数优化,制备工艺性能良好的熔覆层。研究了激光工艺参数对熔覆层宏观形貌、显微组织和硬度分布的影响。结果表明:激光功率为1.5 kW时,涂层硬度最佳;随着扫描速度的增大,熔覆层的组织有细化的趋势;通过优化扫描速度,可得到显微硬度较高,且沿熔覆层表面垂直方向的硬度分布变化不大的熔覆涂层。     

高功率半导体激光熔覆高硬涂层工艺与成型质量

为了研究高功率半导体激光器制备高硬熔覆层时熔覆工艺对成型质量的影响,通过不断变换工艺参数在45钢基材上制备了60 HRC以上的高硬Fe Cr BSi熔覆层。研究了熔覆工艺对熔覆层的几何形貌、显微硬度和微观组织的影响。测得了熔覆层的热影响区尺寸和显微硬度随激光功率与扫描速度的变化情况,给出了较佳的熔覆工艺范围。结果表明,当比能量相同时,熔覆层可能具有不同的形貌、组织和性能,不能单纯用比能量来判断熔覆层的成型质量。研究结果将为高硬熔覆层的制备提供技术指导。     

钛合金表面激光熔覆镍基涂层质量分析

通过在钛合金表面激光熔覆镍基涂层,探讨了扫描速度对熔覆层宏观形貌的影响,激光能量密度对熔覆层微观组织的影响,WS2添加量对熔覆层宏观形貌、成型质量、组织均匀性和显微硬度的影响。结果表明:随扫描速度的提高,钛合金表面激光熔覆层的宽度、高度和基底熔深均减小。随熔覆材料中WS2含量的增加,熔覆层形貌从凸起型过渡为凹陷型,且粉末利用率降低;熔覆层裂纹和气孔等缺陷变多;微观组织均匀性变差。添加WS2的熔覆层显微硬度低于Ni60熔覆层。     

钛合金表面激光熔覆镍基二硫化钼自润滑涂层质量分析

在TC4合金表面激光熔覆Ni60/Ni/MoS_2涂层,探讨Ni/MoS_2添加量对熔覆层质量和显微硬度的影响,以及激光工艺参数对熔覆层质量的影响。研究表明:随熔覆材料中Ni/MoS_2含量的增加,熔覆层形貌从凸起型过渡为平缓型,熔覆层裂纹和气孔等缺陷变多,微观组织均匀性变差。熔覆层显微硬度随Ni/MoS_2含量增加逐渐升高,添加20%Ni/MoS_2熔覆层的显微硬度和Ni60熔覆层的显微硬度相差不大。随扫描速度的提高,钛合金表面激光熔覆层的宽度、高度和基底熔深均减小;不同激光能量密度下,熔覆层的组织具有较大差异。     

激光功率对Cr12钢铁基熔覆层的组织和显微硬度的影响

以铁基合金为熔覆粉末材料,采用不同激光熔覆功率进行单层单道激光熔覆,分析了光纤激光功率参数对熔覆层组织和性能等方面的影响。结果表明,随着激光功率的增加,激光熔覆层的显微组织形态由胞状晶和柱状树枝晶向树枝晶转变。其他工艺参数不变,组织中的晶粒尺寸随着激光功率的增大而增加。熔覆层显微硬度随距熔覆层表面距离的增加而增加,在距表面0.8mm处达到峰值,随后降低至母材硬度值附近,当激光功率为700W时,0.8 mm处显微硬度值最大,硬度HV_(0.2)为681.16。熔覆层中所含有的主要物相为Fe_(0.94)Ni_(0.054)、[Fe,Ni]、Cr_3C_2和Cr_(23)C_6。     

激光熔覆参数对熔覆层组织的影响

通过改变激光熔覆过程中的激光功率、扫描速度等工艺参数,获得单道激光熔覆层:分析了熔覆层组织中温度梯度/凝固速度(G/R)对凝固组织生长形态的影响规律;探讨了工艺参数对熔覆层组织、性能的影响.结果表明:熔覆层的硬度随激光功率的增加先增大后减小;随扫描速度的增加,经历一个由小到大然后再由大到小的过程.     

面向铝基发动机气门座圈的激光熔覆铜基合金工艺及性能研究

目的 为了提升发动机气门座圈耐磨耐冲蚀性能,延长发动机寿命。方法 针对铝基发动机气门座圈,采用激光熔覆制备铜基合金覆层,对激光熔覆工艺与熔覆层性能之间的关系进行研究。以稀释率、覆层接触角为衡量标准优化参数,研究激光扫描速度、送粉率、激光重熔参数与熔覆层组织形貌的关系。结果 熔覆层的表层组织随扫描速度的增加而细化,同时,熔覆层的稀释率和覆层接触角均增大,而熔覆层的稀释率和覆层接触角随送粉率的增加呈下降趋势。通过改变激光重熔参数,可改变强化相在熔覆层中的分布情况,从而改变熔覆层硬度。通过对剪切断面进行分析,结果表明,结合界面的剪切强度随着扫描速度的增加先增加后降低,在扫描速度为8 mm/s时,剪切强度最大,为142.31 MPa。在最优参数下,熔覆层的平均硬度为392HV0.05,相当于ZL104铝合金基体硬度(约85HV0.05)的4.6倍。结论 熔覆层冲蚀磨损和销盘磨损试验表明,铜基涂层具有最低的摩擦因数和最低的冲蚀质量损失,印证了铜基覆层可以提升发动机气门原材料的耐磨耐冲蚀性能,并在一定程度上提升发动机缸体寿命,为实际应用提供一定的指导。     

Fe314合金激光熔覆层的应力分布规律

研究熔覆层应力分布规律对控制裂纹萌生及提高抗疲劳和抗腐蚀等性能至关重要。利用Nd∶YAG固体激光器在45钢基体表面制备了厚度约5mm的Fe314激光熔覆层,利用X射线衍射应力测定仪对熔覆层表层不同位置及其沿深度方向的应力分布情况进行分析,利用金相显微镜观察熔覆层显微组织,利用维氏硬度计对熔覆层硬度分布规律进行分析。研究结果表明:平行激光扫描方向的熔覆层表面应力最大值出现在熔覆层边缘,约为290MPa;垂直激光扫描方向的表面应力最大值出现在熔覆层中心,约为230MPa,由中心向边缘递减,并逐渐由拉应力转变为压应力;深度方向上,平行激光扫描方向的应力随熔覆层深度增加先保持平稳后不断增大;垂直激光扫描方向的应力随熔覆层深度增加而增大;应力分布主要受热累积效应影响,熔覆层具有与热累积效应对应的金相结构,熔覆层硬度范围为380～450HV0.3,略高于基体。     

激光熔覆高铬铁基合金的组织形成机制及对显微硬度的影响

采用2 kW光纤碟片激光器在3Cr13不锈钢刀具表面进行同轴送粉激光熔覆高铬铁基合金,以提高刀刃的硬度.通过SEM,EDS,EPMA,XRD分析了熔覆层的显微组织及相组成,采用显微硬度仪进行了硬度测试.结果表明,在凝固的过程中,成分过冷和散热速度的不同,组织大致分为枝晶区、细晶共晶区、粗晶区三个区域,各区域内均分布有（Fe,Cr）₇C₃,可增加熔覆层的硬度和耐磨性.由于各区域内晶粒的大小不同,使得熔覆层内硬度呈阶梯分布.Ni元素的加入,促进熔覆层中基体奥氏体化,在刀具使用过程中可对高硬度的碳化物起韧性缓冲作用,从而保证了熔覆层的综合力学性能.     

不锈钢基体多模CO2激光熔覆工艺研究

采用多模CO2激光器在不锈钢表面进行激光熔覆,研究了激光熔覆工艺参数对熔覆层微观组织和界面形状的影响。研究表明,离焦量(聚焦镜高度)、扫描速度和激光功率变化将影响激光熔覆层高度和宽度,以及熔化深度。激光熔覆层的宽度为激光线能量和光斑直径的函数,其线性回归方程为W1=AD(1-90VS/P),其相关系数R=0.9976。多模激光熔覆可通过调节离焦量得到界面熔合完整、熔覆质量良好的熔覆层。     

铝合金表面激光熔覆CeO_2+Ni60A熔覆层的组织及耐磨性

利用激光熔覆技术,在6063铝合金表面制备了添加不同CeO2含量的Ni60A合金熔覆层,分析了CeO2+Ni60A熔覆层的显微组织及硬度,筛选了最佳稀土添加量,并研究了其耐磨性能。结果表明:Ni60A熔覆层中稀土CeO2含量低于2%(质量分数)时易出现气孔,高于2%时易开裂;添加CeO2的含量为2%时,熔覆层的组织缺陷较少,表面硬度较高,微观组织均匀且晶粒细小;熔覆层中稀土的含量不宜超过4%,过量的CeO2对硬度的提高作用不大,而CeO2的含量在0%~2%的范围内随着其含量的增加,硬度升高明显;在相同磨粒磨损条件下,2% CeO2+Ni60A熔覆层的耐磨性是铝合金基体的7.1倍,是Ni60A熔覆层的1.6倍;激光熔覆Ni60A可以显著降低表面摩擦系数,而添加Ce能提高熔覆层的摩擦系数稳定性,从而改善耐磨性能。     

9%Cr钢表面激光熔覆制备低Cr合金改性层组织及Cr含量分析

目的通过对比分析1CrMo合金激光熔覆和埋弧堆焊层中Cr元素含量分布,研究激光熔覆替代堆焊技术用于9%Cr钢汽轮机转子轴颈表面改性的可行性。方法采用与1CrMo合金焊丝成分相同的合金粉末作为激光熔覆材料,利用半导体激光熔覆系统在9%Cr钢表面制备低Cr合金熔覆层。用直读光谱仪、金相显微镜、扫描电镜和显微硬度计等仪器,分析熔覆层中Cr含量分布、熔覆层组织结构和性能,并与堆焊层进行了对比。结果利用激光熔覆技术成功在9%Cr钢表面制备了不同厚度、无缺陷的1CrMo合金熔覆层,熔覆层组织主要由铁素体和颗粒状碳化物相构成。多层熔覆层硬度在220～250HV0.3之间,与基体硬度接近。激光熔覆可有效减少基体对熔覆层的稀释,熔覆层中Cr含量降低明显,在熔覆层约2 mm厚处的Cr含量已低于2%的工作面Cr含量要求,而堆焊需8 mm左右才能达到相同的降Cr效果,激光熔覆所需熔覆层数明显少于埋弧堆焊法的堆焊层数。结论与堆焊相比,激光熔覆用于9%Cr钢汽轮机转子轴颈表面改性需熔覆层数少,表面降Cr效率更高。     

H13钢激光熔覆陶瓷修复层的参数优化

针对H13模具钢失效而产生的磨损以及腐蚀等表面问题,采用镍基碳化硅粉末,对H13模具钢的修复层进行参数优化. 为了探究激光熔覆中激光参数对修复层的影响,采用不同的激光电流、离焦量为优化工艺参数进行激光熔覆试验,发现改变激光电流、离焦量的大小对修复层的熔覆尺寸、微观组织以及力学性能均有不同程度影响;熔覆层的几何稀释率随着激光电流的增大而增大,熔覆层的晶粒尺寸变粗;熔覆层的几何稀释率随着离焦量的增大而减小,熔覆层的晶粒尺寸变细. 通过金相显微镜、SEM和显微硬度仪分析得到优化结果为:激光电流115 A、离焦量51 mm,熔覆层显微硬度值达到最高,约为基材硬度的2.6倍. 上述研究成果为提高模具失效表面激光熔覆修复层质量提供理论和技术依据.     

激光宽带熔覆碳化钨/钴基合金的组织与性能

利用积分镜对激光束进行整形获得宽带激光束,进行宽带激光熔覆获得无裂纹WC/钴基合金层.对激光熔覆层用扫描电境(SEM)进行形貌观察,并进行能谱成分分析,用XRD进行合金物相表征.结果表明,熔覆层组织主要是由Co的过饱和固溶体、WC、W2C、CoCr、Cr7C3等相组成.W2C相的出现说明WC相发生了分解,WC等硬质相的存在导致熔覆层硬度的非均匀性.