铜和铜合金表面激光熔覆最新研究及进展

激光熔覆由于瞬间加热温度高,对工件热影响小而广泛应用于铜及其合金的表面改性。从熔覆材料体系、熔覆层质量与制备工艺、熔覆层组织与性能(主要包括耐磨性、耐电蚀性、耐腐蚀性和导电性)三方面综述了铜和铜合金表面激光熔覆的最新研究进展,指出了铜表面激光熔覆存在的主要问题是铜对激光的反射率,并对今后的研究方向进行了展望。     

镁合金表面熔覆改性技术的研究进展

评述了镁合金表面熔覆改性技术的国内外发展概况,着重介绍了热喷涂、激光熔覆及热喷涂 激光重熔复合熔覆3种处理工艺和熔覆涂层材料,提出采用热喷涂 激光熔覆复合法熔覆工艺、镁合金表面熔覆非晶合金以及熔覆高熔点涂层是提高镁合金表面性能的有效方法,具有良好的应用前景.     

灰铸铁激光熔覆纳米Al2O3的组织研究

激光熔覆试验对灰铸铁进行表面改性,纳米Al2O3与铁粉混合作为灰铸铁的表面改性材料,对激光熔覆的凝固过程进行了分析,运用金相显微镜和扫描电镜观察灰铸铁的表面改性层组织,观察得到改性层分为熔覆区、结合区与基体区。并对不同区域组织形态的形成因素分别进行了研究。     

钛合金表面激光熔覆技术的研究进展

金属表面激光熔覆技术是近年来发展起来的一种新型表面处理工艺.利用高能激光束对材料表面瞬间加热和熔池快速冷却的特性,在钛合金表面用激光熔覆一层陶瓷增强复合材料,能够显著提高钛合金的耐磨性能.简要阐述了金属表面激光熔覆工艺、钛合金表面激光熔覆技术及其在未来的发展方向.     

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。     

TC4合金激光熔覆材料的研究现状

TC4合金属于(α+β)双相合金,具有密度小、比强度高、耐高温、耐腐蚀、无磁、相容性好等优点,被广泛应用于航空航天领域。但是TC4合金硬度低、耐磨性差的缺点在很大程度上限制了其应用与推广,因此对TC4合金进行表面改性具有重要意义。激光熔覆是新型的表面改性技术,由于其具有可加工材料广泛、效率高、熔覆层与基体相容性好、节省材料、环保、无污染等优点,在TC4合金表面改性领域获得了广泛的应用。利用激光熔覆技术对TC4合金进行表面改性始于20世纪80年代,经过近40年的探索,学者们发现影响熔覆层质量与性能的因素有激光熔覆材料、激光工艺参数以及工艺处理条件等。在考察各种因素对熔覆层的影响后发现,激光熔覆材料对熔覆层的质量与性能起到决定性作用。根据材料成分构成可以将熔覆材料分为金属及金属合金粉末、陶瓷粉末、纳米陶瓷粉末、金属-陶瓷复合粉末及其他粉末。其中,金属及其合金具有极高的硬度,但是不耐高温,适合在400～900℃下使用。陶瓷材料具有高硬度、高熔点等特点,在激光熔覆过程中可以作为增强相使用,但是其韧性低,易产生裂纹,而纳米陶瓷材料可有效缓解界面应力集中,减少熔覆层中的裂纹、气孔等缺陷。金属-陶瓷复合材料可以借助激光熔覆技术将金属的强韧性和陶瓷材料的耐磨、耐高温性结合起来,是目前激光熔覆领域的研究热点。其他熔覆材料如稀土及其氧化物粉末、固体润滑剂粉末、包覆型粉末等具有特定的性能,在熔覆粉末中添加少量此类粉末可以显著改善其熔覆层性能。本文概述了近年来学者通过改变熔覆粉末成分来改善TC4合金表面性能的研究成果,对熔覆粉末进行了分类,介绍了各类粉末的优缺点和应用场合,指出了TC4合金表面改性存在的主要问题(开裂问题),分析了裂纹产生的原因并提出了相应的解决方案。     

铁碳合金表面激光熔覆的研究进展

激光熔覆技术具有加热速度快、熔覆过程中产生的热影响区小、基体表面温度低等优点,因此能够较好地保证零部件的尺寸精度,近年来发展成广泛应用的表面改性技术。激光熔覆技术对涂层粉末以及基材选择要求不高,因此广泛应用于不同种类基体材料的再制造修复。从铁碳合金材料出发,分别对激光熔覆技术在改善铸铁、碳钢及合金钢材料的力学性能、耐磨性、耐蚀性、抗热疲劳性等方面的应用进展和存在的问题及对策进行了分析,阐明了工艺参数、材料成分以及工件的预热或后处理对制备高质量大熔覆层组织和性能的影响规律,最后指出了激光熔覆技术在目前研究中存在的问题并对其未来发展方向进行了展望。     

镍基熔覆涂层受冲击载荷作用下的性能研究

45钢及1Cr18Ni9Ti表面激光熔覆WFCL-11涂层，研究了激光熔覆涂层与基体界面及表面显微组织和硬度特点，分析在冲击载荷作用下，显微组织、结合性能、硬度变化等特点。发现了不同基材与熔覆材料对结合面性能的影响。     

等离子熔覆铁基涂层开裂行为研究

本文采用正交对比试验,研究了多种因素对等离子熔覆铁基涂层开裂敏感性的影响.试验结果表明,基体材料及其表面状态、工艺参数和熔覆材料成分等都对熔覆层的开裂敏感性产生重大影响,通过改变这些因素可以减少裂纹的产生,扩大等离子熔覆技术的应用范围.     

送粉式激光熔覆基础理论研究

首次提出并实验证明了送粉激光熔覆过程中,熔覆材料与基材表面同时被激光加热的观点。首次提出了激光热有效利用率、透光率、吸收透光能量线密度、有效送粉系数、局部稀释率等基本概念,并给出相应参数的实验检测方法,且成功地对其进行实验检测。首次建立了:①不同条件下熔覆材料颗粒半径与工艺参数、材料物理性能之间的关系式;②透光率计算数学模型;③理论吸收透光能量线密度P_m计算模型;④显微组织分析法检测透光率估算公式;⑤基体表面单位时间内吸收热量计算模型。首次发现有效送粉系数随扫描速度增大出现极大值现象是由熔覆材料加热温度和送粉器喷嘴宽度与激光束动直径的大小决定的。当两者尺寸相当时,熔覆材料粉将得到最充分的利用。首次提出用熔覆层界面附近硬度梯度曲线及拐点连线分析研究熔履层界面附近真实稀释率。首次提出送粉激光熔覆过程中熔覆材料与熔化的基材表面撞合模型,将熔覆层分为:基体侧扩散区、撞合互混区、熔覆层侧扩散区,指出基体侧扩散区的大小、熔池结晶时原子扩散能力和程度决定熔覆层与基体界面及附近的组织结构。并在此基础上采用显微组织分析和扫描电子显微组织、成分分析、透射电子显微分析、力学性能分析等方法,研究了工艺参数对熔覆层的组织、性能及熔覆层与基体结合界     

纳米陶瓷微米高温合金复合涂层组织与性能

采用溶胶-凝胶化学包覆法制备纳米陶瓷微米高温合金复合粉末,用HVOF喷涂技术制备了复合涂层,采用SEM观察和摩擦磨损实验分析了复合粉末和复合涂层的组织和性能.研究表明:复合粉末是以纳米陶瓷为外壳包覆微米级高温合金颗粒核心的核壳式结构;陶瓷壳在喷涂过程中形成液相与高温合金液相熔合,烧结成致密陶瓷相,部分陶瓷在冷却过程中析出结晶体;复合涂层与基体的结合强度为59.2 MPa,摩擦系数为0.766,磨损率比纯高温合金涂层降低了32%.     

42SiMn表面激光熔覆SiC纳米陶瓷涂层试验研究

采用激光熔覆工艺 ,在 4 2SiMn表面制备了纳米SiC陶瓷涂层 ,对涂层的成分、物相、微观组织等进行了分析。结果表明 ,选用合理的工艺参数 ,利用激光熔覆可以得到质量较好的纳米SiC陶瓷涂层 ,但SiC晶粒尺寸有所长大 ,且熔覆过程中有分解反应 ,产生纳米Si与C。     

钛合金表面氩弧熔覆原位合成TiB_2-TiN显微组织与形成机理

以BN和Ni60A合金粉末作为预置涂层,采用氩弧热源在Ti6Al4V合金表面原位合成陶瓷颗粒复合涂层。经过热力学计算和扫描电子显微镜线扫描分析,利用X射线衍射仪进行涂层物相分析,确定陶瓷颗粒为TiB2和TiN。利用扫描电子显微镜观察微观组织形貌,并探讨TiB2-TiN颗粒的形成机理。实验结果表明,采用适宜的熔覆材料合金粉末成分和熔覆工艺参数,可以获得TiB2-TiN颗粒复合涂层,TiB2形态呈棒状和细条状,TiN形态呈颗粒状。颗粒尺寸细小,分布均匀,且与基体冶金结合。复合涂层的显微组织沿层深方向分为熔覆区、结合区和热影响区。     

纳米金属包覆材料研究进展

纳米金属材料的表面包覆和修饰是纳米材料学的一个新型研究方向。其制备方法主要有物理吸附法、表面沉积法、电弧放电法、等离子体聚合法、激光化学气相沉积法、乳液聚合法等。包覆结构主要用透射电镜直接观测和成分对比分析等间接手段表征。由于其独特的性质,主要应用在陶瓷增韧、双金属粉末和非线性光学性质等方面。     

40Cr钢表面涂敷层的磨损和腐蚀磨损研究

用掺有 10 %(w)CeO2 粉末的及未掺的KF 2 0 1铁基高强度耐磨合金粉末 ,对淬火态 40Cr钢材表面进行喷涂、喷熔和激光涂敷等表面处理 ,考察了用这 3种工艺制作的 6种涂层的显微组织、硬度分布、无润滑磨损和腐蚀磨损。结果表明 ,涂层的磨损抗力和腐蚀磨损抗力都比 40Cr钢基底的大为提高。激光涂敷层的磨损抗力达到淬火态 40Cr钢基底的 5倍以上 ,在 5 %盐水 +石英砂内进行腐蚀磨损试验 ,激光涂敷层的腐蚀磨损抗力达到 40Cr钢基底的 2倍以上。在KF 2 0 1粉末中掺入CeO2 ,Ce能使涂层组织细化 ,涂层磨损抗力与腐蚀磨损抗力得到进一步的提高。     

粉末粒度对等离子喷涂Al2O3-13%TiO2陶瓷涂层组织结构及性能的影响

等离子喷涂粉末的粒度影响涂层组织结构与性能。选用4种不同粒度的Al2O3-13%TiO2(AT13)粉末等离子喷涂陶瓷涂层,研究了喷涂粉末粒度对涂层组织结构、孔隙率、显微硬度和沉积效率的影响。结果表明:采用较细的喷涂粉末制备的AT13涂层致密、均匀,孔隙率低;随着喷涂粉末粒度增大,涂层的孔隙率增加,显微硬度降低,沉积效率先增后减;采用粒度为38～44μm的粉末喷涂涂层时沉积效率最高,达到51%,涂层组织也较致密,这是等离子喷涂AT13陶瓷层较理想的粒度。     

铜合金表面激光诱导原位反应制备颗粒增强Co基复合合金涂层

以含有定量纳米Al粉的Co基新型合金为涂层的原材料,在Cu-Cr合金表面利用Nd:YAG固体激光器诱导原位反应制备陶瓷相增强Co基复合涂层。采用金相显微镜、扫描电镜和显微硬度等分析技术,对所制备样品涂层的结构和形成机制进行了研究。结果表明:通过激光诱导原位反应,在铜合金表面制备出了组织细小、界面呈冶金结合的陶瓷相增强Co基涂层;涂层的显微硬度由基体表面显微硬度HV87提高到HV426;纳米Al粉的加入为激光诱导原位反应制备Co基涂层提供内部热源,弥补了铜合金基体因导热快而带来的能量损失,充分诱导涂层内的物质发生化学反应,有利于Co基复合涂层的形成;涂层中原位生成的陶瓷相直径小于2.0 μm,弥散分布在涂层中起到骨骼强化作用。      

Fe3Al基金属间化合物涂层的研究进展

Fe3Al金属间化合物具有良好的高温性能,在钢表面制备Fe3Al基金属间化合物涂层能有效提高基体在高温下的抗氧化、耐腐蚀、耐摩擦和抗冲蚀性能,其抗硫化性能甚至优于不锈钢.相比于同等功能的陶瓷涂层,Fe3Al涂层与基体有更好的相容性.综述了Fe3Al基金属间化合物涂层的研究现状,介绍了涂层性能及影响因素,涂层制备的主要工艺方法和技术特点,主要包括热喷涂、堆焊、激光合成等.     

SINTERING AND COATING OF CERAMICS USING CARBON DIOXIDE LASER

Laser sintering and ceramic coating techniques for synthesis of new ceramics have been investigated. The laser sintering method is useful instead of furnace treatment for the densification of materials having high melting points. The new ceramics, ZrO₂-V₂O_-HfO₂ which have a melting point of 2850^°C and a hardness of about 1850 kgf/cm have been sintered. The single crystal of AI₂O₃3WO₃ was found to form under nonequilibrium states in the Al₂O₃-WO₃ system. A ceramic coating that forms a solid electrolyte layer of a fuel cell was also developed. The laser beam was parallel to the substrate surface on which melted ceramics were deposited by a powder gun. The properties of the coated layer are discussed with the melted particles passing through the laser beam     

Laser and GTAW torch processing of Fe–Cr–B coatings on steel

A comparison has been made of the relationship between microstructure and microhardness developed by surface melting Nanosteel SHS 7170 Fe–Cr–B alloy powder onto a plain carbon steel surface. This powder was initially developed as a high velocity oxyfuel sprayed coating, giving a strength 10 times that of mild steel, and is particularly suitable for surface protection against wear and corrosion. In the present study, the alloy powder was injected into the laser melted surface, while a preplaced powder was melted using the gas tungsten arc welding (GTAW) technique. The laser track consisted of fine dendrites and needle-like microstructures, which produced a maximum hardness value of over 800 HV, while the GTAW track produced a mixture of equiaxed and columnar grain microstructures with a maximum hardness value of 670 HV. The lower hardness values are considered to be associated with dilution and grain size.