激光熔覆原位自生TiC-CrxSy/Ni基复合涂层的组织与性能

采用激光熔覆技术在Ti6Al4V合金表面制备出原位自生TiC-Cr_xS_y/Ni基复合涂层,利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和能谱仪（EDS）分析了不同Ni包MoS₂含量对涂层物相组成、显微组织的影响,并测试了涂层的硬度及摩擦磨损性能。结果表明,在激光熔覆过程中Ni包MoS₂发生了分解反应,分解后的S大部分生成了新的润滑相Cr_xS_y、TiS。随着Ni包MoS₂含量的增加,复合涂层凝固组织逐渐细化,树枝相、多边块状相逐渐减少,球状相、条状相逐渐增多。由于上述组织的变化,涂层的显微硬度先增大后减小,摩擦因数逐渐减小。当Ni包MoS₂含量为40%时,涂层的显微硬度为1048 HV0.3,摩擦因数为0.19,磨损机理表现为轻微犁削,此时涂层的耐磨性能最优。     

Al-Si合金变质元素及其交互作用

铸造Al-Si合金具有轻量化、流动性好、气密性好、收缩率小和热膨胀系数低等优点,已成为铸造业中最受重视的结构材料之一。铸造Al-Si合金的力学性能主要取决于组织中的α-Al相、共晶硅、初生硅、金属间化合物、缺陷以及它们的形态、尺寸和分布,其中硅相和富Fe相的形貌、尺寸及分布对合金性能的影响尤为显著。未变质的Al-Si合金中针片状共晶硅和针状β-Fe相严重割裂基体,粗大块状初生硅和针片状共晶硅尖端和棱角部位产生应力集中,导致合金的性能尤其是塑性、强度和耐磨性显著降低。此外,硬脆的粗大初生硅还会加快机加工刀具的磨损,加工后零部件的表面光洁度也较差,无法满足实际生产的需要。快速凝固、电磁搅拌、超声处理、机械振动等特殊工艺技术虽然可以在一定程度上改善铸造铝硅合金的微观组织和性能,但是都需要专门的设备和特殊的条件,使其应用受到限制。变质处理不需要任何特殊设备,只需添加少量变质元素,就可以实现对其中α-Al相、共晶硅、富Fe相、细化初生硅等的有效调控,具有成本低、方法简单、效果显著等特点,已成为改善Al-Si合金组织、提高性能最有效的途径。然而,各变质元素的变质机理及它们之间的交互作用极其复杂,如何充分发挥各变质元素及它们之间积极的交互作用是当前的研究热点。近年来对单一变质元素的变质作用机理和效果的研究进展迅速,先后发现了Na、Sr、Sb、P、Ti、Mn和RE等都对铸造铝硅合金有一定的变质作用,并且对它们的变质时效性以及经济性都有了充分的认识。与此同时,也有许多研究者开始关注多元素的交互变质作用并在Sr-X、P-X、Mn-X、Ti-X等二元交互变质方面取得了重要的成果,使变质技术更加经济、有效和灵活。本文综述了铸造Al-Si合金常用单一变质元素的特点、变质作用机理和局限性,系统归纳了Sr、P、Ti、Mn和RE与其他元素间的交互作用规律,筛选出具有协同变质作用的二元/多元变质元素交互作用对,以期为深入探究二元/多元变质元素交互作用的机理,开发更高效、多样、绿色的复合变质剂及变质处理方法提供参考。     

Ca在铝合金中的作用

Ca在铝合金中的作用具有两面性,一方面表现出抑制P变质、降低流动性、增加氧化物夹杂等有害作用,另一方面体现出改善Al-Si合金中β-Fe相形态、细化初晶硅、变质共晶硅等有益影响。首先综述了Ca对铝合金显微组织、铸造性能、变质作用等的影响;其次系统归纳了Ca与Si、Fe、P、Sr、Cu等元素的二元交互作用规律,其中Ca-Si、Ca-Fe、Ca-Sr、Ca-Cu等元素二元交互均表现出协同作用,而Ca-P的抑制作用可以通过添加B或C2Cl6来消除;最后,开发含Ca的二元、多元联合变质剂,深化Ca对铝合金微合金化作用机理以及再生循环过程中Ca对其他元素的影响等都是今后重点研究的思路与方向。     

激光熔覆Ni基复合涂层气孔及裂纹敏感性的研究

对激光熔覆Ni基复合涂层内气孔的类型及形成机理,裂纹的形态、萌生机理及影响因素等进行了研究。结果表明,涂层内气孔出现在熔覆层表层及底层,气体主要来源于熔覆环境,也可能是熔覆过程中各组分相互反应而生成;裂纹从形态上分为垂直裂纹和水平裂纹两大类,其产生与熔覆层内的低熔共晶密切相关,涂层成分、夹杂物含量、激光比能对裂纹敏感性均有一定影响。     

Sr-Ca复合变质对A390铝合金微观组织的影响

研究了Sr-Ca复合变质对A390铝合金显微组织中初生硅相、共晶硅相、初生α相和金属间化合物相数量、尺寸和形貌变化的影响规律。结果表明,Sr-Ca复合变质体现为协同作用,少量Ca的加入不仅减缓了Sr在熔体中的烧损,降低了Sr烧损率,而且抑制了Sr对初生硅相的粗化作用。在A390铝合金中Sr的主要作用是变质共晶硅相和细化θ相,Ca的主要作用是变质初生硅相和初生α相。当联合添加0.05%Sr-Ca且Sr、Ca原子比为5:1时,获得了最佳组织形态,其中初生硅相、共晶硅相、初生α相均较0.05%Sr单独变质时有明显改善。     

钛合金表面激光熔覆的研究进展

钛合金具有密度低、比强度高、耐蚀性好等优点,广泛应用于航空航天等领域,但钛合金耐磨性低、抗高温氧化性差的特点限制了其应用。利用激光熔覆技术提高钛合金表面性能已成为钛合金表面改性的研究热点。综述了目前国内外钛合金表面激光熔覆材料的研究进展,分析了激光熔覆技术的应用范围,并展望了其今后的发展趋势。