宽带激光熔覆WCP/Ni基合金梯度复合涂层组织与摩擦磨损特性

研究了铸造WC_P/Ni基合金梯度复合涂层组织与摩擦磨损特性。结果表明,梯度复合涂层与基材实现了良好的冶金结合,涂层内有γ-Ni枝晶组织,γ-Ni＋M₂₃C 6共晶组织以及凝固结晶析出的M₆C、M₂₃C₆、M₇C₃等块状或条状组织;随着铸造WC_P体积分数的增加,复合涂层摩擦系数减小,耐磨性增加。19-4试样的耐磨性最高值为4.61,是基材的3倍以上。梯度涂层的磨损机理为磨粒磨损与粘着磨损的复合作用。     

船舶钢板激光弯曲成形的实验研究

在对船舶钢板激光弯曲成形过程进行实验研究中，采用CO2激光器研究了激光功率、扫描速度、扫描次数以及钢板厚度对船舶钢板激光弯曲成形的影响规律。实验中实时测量了船舶钢板激光弯曲成形过程钢板弯曲角度和温度的变化。结果表明：钢板弯曲角度随激光功率的增加而增加，随激光束扫描速度的增加而减小，而且随着钢板厚度的增加，弯曲角度减小；激光工艺参数和钢板厚度都对钢板激光多次扫描成形产生影响，钢板的弯曲角度随着激光扫描次数的增加而增加。对于较薄的船舶钢板，钢板弯曲角度随扫描次数增加近似呈线性增加，而较厚的钢板，随扫描次数的增加，钢板弯曲角度的增加逐渐减小。     

镁合金表面宽带激光熔覆Cu-Zr-Al合金涂层

采用宽带激光熔覆技术在镁合金表面制备了Cu-Zr-Al合金涂层。研究结果表明,Cu-Zr-Al合金涂层是由ZrCu、Cu8Zr3、Cu1 0Zr7和Cu5 1Zr1 4金属间化合物和α-Mg所构成,其中ZrCu相呈连续网状分布于由Cu8Zr3、Cu1 0Zr7、Cu5 1Zr1 4相所构成的灰色区周围。熔覆区和热影响区之间呈现出犬牙交错型界面结合特征。受熔覆材料元素扩散迁移的影响,热影响区具有典型的共晶组织形态。由于合金涂层中多种金属间化合物的增强作用,使合金涂层具有高的硬度、弹性模量、耐磨性和耐蚀性。     

电磁搅拌辅助Ni45合金的激光增材制造

采用有限元和有限体积法,对交变磁场作用下激光增材制造Ni45合金过程进行了磁-热-流耦合数值分析。结合试验,探讨了外加磁场对凝固组织的演化规律和性能的影响。结果表明,外加磁场增强了由表面张力梯度和浮力耦合产生的强制性环流;随着磁场强度的增大,激光熔池的对流传热逐渐增强,这使得激光熔池的温度梯度逐渐减小,凝固速率逐渐增大;受此影响,合金成形体的凝固组织逐渐细化,硬度和摩擦磨损性能提高。     

Ni元素对激光诱导自蔓延反应合成Ti-Fe共晶合金组织性能的影响

采用激光诱导自蔓延反应合成制备了Ti-Fe-Ni三元合金。实验结果表明,当第三组元Ni含量介于12 at.%之内时,合成产物仍保持Ti70.5Fe29.5共晶合金的相组成,即是由β-Ti固溶体、TiFe和Ti2Fe金属间化合物所组成。但随着Ni含量的增加,合成产物中β-Ti固溶体的数量逐渐减少,而TiFe和Ti2Fe金属间化合物的数量逐渐增加。同时组织形态也由共晶组织逐渐转变为过共晶组织。随着Ni含量的增加,合成样品的致密度逐渐降低;由于受合成样品微观组织和致密性这两种因素的综合作用,致使Ni含量为9 at.%的合成样品具有高的硬度、强度及良好的塑性。     

Nb4Si含量对激光熔覆Ti-Fe合金涂层组织和性能的影响

采用激光熔覆技术,在TA15钛合金表面制备了具有不同Nb4Si添加量的Ti-Fe合金涂层。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、显微硬度计、纳米压痕仪和摩擦磨损试验机,系统研究了Nb4Si含量对合金涂层组织和性能的影响规律。研究结果表明,不同Nb4Si含量的Ti-Fe合金涂层皆主要是由β-TiNb树枝初晶和β-TiNb+TiFe共晶组织所构成。但有所不同的是,随着Nb4Si添加量的增加,涂层中共晶组织的数量呈现出先增后减的变化趋势,即在Nb4Si添加量为2.0%(粒子数分数,下同)时,共晶组织的数量为最多,且在Nb4Si的添加量超过0.5%时,涂层中开始有少量的β-(TiNb)5Si3相形成。由于受共晶组织增强作用的影响,在Nb4Si添加量为2.0%时,合金涂层的硬度、减磨性和耐磨性能为最高,而弹性模量为最低。     

非晶TiO2薄膜激光晶化

以中频孪生非平衡磁控溅射沉积设备制备的非晶氧化钛薄膜为前驱体,采用激光晶化技术实现了从非晶氧化钛到纳米氧化钛的相变过程。研究结果表明,在所选取的激光功率范围内,晶化氧化钛薄膜主要是由纳米尺度的锐钛矿和金红石所组成。随着激光功率的增大,晶化薄膜中金红石相的含量逐渐增多,晶粒尺寸逐渐增大,硬度、弹性模量及耐磨性逐渐提高。     

非晶硅薄膜激光晶化及其结构分析

以射频(频率为13.6MHz)磁控溅射系统制备的非晶硅薄膜为前驱物,采用激光晶化技术实现从非晶硅薄膜到纳米晶硅薄膜的相变过程。采用拉曼光谱仪和高分辨透射电镜对激光晶化薄膜的组织结构进行了研究。结果表明:薄膜由非晶硅结构转变为微晶硅结构,微晶硅晶粒尺寸在纳米级。激光晶化存在一个最佳工艺参数,功率太高或太低都不利于晶化。     

厚钢板激光多次扫描弯曲成形的研究

采用数值模拟和实验研究分析了厚钢板激光多次扫描弯曲成形过程中弯曲角度与激光扫描次数之间的关系。建立三维热力耦合有限元模型计算了成形过程的温度场、应力场和弯曲角度的变化,对不同厚度钢板的激光多次扫描弯曲成形过程进行了实验研究,模拟结果与实验结果符合较好。在相同的工艺参数条件下,钢板越厚,弯曲角度越小。钢板弯曲角度随激光扫描次数的增加而增大,但对不同厚度钢板,它们的变化规律不同。钢板下表面的应变强化是多次扫描过程中随扫描次数增加而弯曲角度增量减小的主要原因。     

激光诱导燃烧合成Zr55Ti10.8Al17.1Ni17.1合金组织性能

大块非晶合金与许多金属间化合物一样,其主要组元之间有较大的负混合焓,有可能发生自蔓延反应.利用这一特点,设计了激光诱导燃烧合成非晶合金的工艺方法.用激光诱导燃烧合成的方法合成了Zr55Ti22Ti 10.8Al 17.1合金.分析发现,合成产物主要由非晶、Zr2Ni和Zrr6Al2Ni金属间化合物和Ti/Zr固熔体组成.合成产物与单相非晶合金相比,具有较高的硬度和较低的摩擦系数.