钛合金表面激光熔覆涂层的研究进展

激光熔覆是钛合金表面改性的重要技术手段之一,已成为当前研究热点。综述了国内外关于钛合金表面激光熔覆抗高温耐氧化、耐腐蚀、耐磨损和生物陶瓷等涂层的熔覆材料、熔覆层相组成和强化机理等的研究现状。其中,抗高温耐氧化涂层主要由于TiO_2、Al_2O_3等相的隔氧作用,提高了钛合金在高温下的抗氧化性;耐腐蚀涂层主要由于Ti N和Ti2Ni等相的固溶强化及细小针状马氏体α’等的细晶强化,提高了其耐腐蚀性;耐磨损涂层主要由于Ti C、Ti B、Ti B2等相的弥散强化作用,提高了涂层的耐磨性;生物陶瓷涂层由于HA、Ca O等相的存在,增强了钛合金的生物相容性。其次,阐述了由于熔覆材料与基材的热物性差异、试样预处理不当和工艺调控不当等因素引起的未熔颗粒、球化效应、裂纹、气孔和夹杂等主要缺陷,以及调控激光功率、扫描速度等工艺参数,预热基体材料,通入保护气体和加入适当成分添加剂等控制和改善相关缺陷的措施。最后,展望了钛合金表面激光熔覆涂层和技术的发展方向。     

45钢激光铬钼合金化工艺优化及性能研究

为提高45钢表面的硬度和耐磨性,采用激光合金化工艺,研究了铬钼合金化层的组织及性能。结果表明,45钢激光铬钼合金化的最佳工艺参数为激光功率3 kW、扫描速度800 mm/min、搭接率为30%。此工艺下合金化层由Fe-Cr、Fe-Mo等固溶体组成,其形貌为柱状晶和少量胞状晶,基体与合金化层呈冶金结合;铬钼合金化层平均硬度为674HV0.1,热影响区硬度从662HV0.1到230HV0.1呈梯度分布;合金化层的磨损率为2.230×10~(-14)m~3/(N·m)。     

激光重熔Ni60/50%WC复合涂层的制备及性能

为消除Ni60/50%WC复合涂层的裂纹及孔洞等缺陷,采用CO₂激光器在45钢表面进行激光熔覆+重熔处理,利用商用着色探伤剂显示涂层裂纹,通过X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM/EDS)分析涂层的微观组织结构,采用显微硬度计及摩擦磨损试验机等测试复合涂层的硬度和耐磨性能。结果表明,激光重熔能达到二次排渣排气、愈合裂纹,改善表面粗糙度的目的;使用3.0 kW 的激光功率,350 mm/min的扫描速度,50%搭接率,5 g/min送粉量激光熔覆,辅以1.5 kW重熔功率,300 mm/min扫描速度,50%搭接率的重熔可以获得无裂纹的涂层;激光重熔能改善涂层组织的不均匀性,提高熔覆层的结晶度和致密性;重熔前后涂层的平均显微硬度分别为740.07和700.02 HV0.2,平均摩擦因数分别为0.475和0.462,磨损率分别为4.223×10^-15和4.874×10^-15 m³/(N·m)。     

稀土CeO2改性Ni60/50%WC涂层的制备及性能

通过添加稀土CeO₂对Ni60/50%WC涂层进行改性,制备了不同CeO₂含量的涂层,研究了CeO₂含量对涂层表面裂纹的影响。结果表明,随着CeO₂含量的增大,涂层的表面裂纹先逐渐减少,后又逐渐增多,在添加1%CeO₂时,Ni60/50%WC涂层无裂纹,且涂层组织均匀且致密,WC粒子圆润,其物相含有γ-(Fe, Ni)、M₂₃C₆、M₇C₃、Fe₃W₃C、Ni₄W、W₂C、CeNi₅和CeNi₂等。与未添加CeO₂的涂层相比,在添加1%CeO₂后涂层的硬度提高了11.88%,磨损率降低了26%。     

激光熔覆复合涂层裂纹产生原因及控制研究进展

综述了激光熔覆复合涂层裂纹产生的原因及影响因素,并从基材预热、熔覆后涂层整体回火和重熔、梯度结构、工艺参数优化、熔覆材料及添加剂成分控制和辅助技术等方面归纳了控制裂纹的方法和途径。     

45钢激光合金化Mo1B9Crx涂层的组织及性能

通过激光合金化技术在45钢基体上制备Mo₁B₉Cr_x合金化涂层,研究了Cr含量对涂层组织性能的影响。结果表明,Mo₁B₉Cr_1.1涂层最佳激光合金化工艺为激光功率3.3 kW,扫描速度900 mm/min,搭接率30%;在此工艺条件下,涂层与基体呈良好的冶金结合,无孔洞和裂纹,合金化区组织为Fe-Mo、Fe₂B、Fe-Cr、Cr₂B、Cr_xFe_y固溶体和化合物;随Cr含量从1.1%增加到23.3%,涂层硬度、摩擦因数、磨损率逐渐减小;当Cr含量为1.1%时,涂层硬度最大,为1005 HV0.1;当Cr含量为23.3%时,其耐磨性能最好,摩擦因数为0.475,磨损率为0.574×10^-14m³/(N·m),涂层磨损形式主要是磨粒磨损和粘着磨损结合的形式。