激光熔覆工艺参数对熔覆层形貌的影响及优化

应用IPG-500激光器对45号钢进行了激光熔覆,研究了工艺参数对熔覆层形貌的影响,采用极差分析找出影响熔覆层形貌的关键因素.在此基础上,提出采用灰色关联度分析不同参数组合下的熔覆层质量与理想的熔覆层质量之间的关联度,从而找出最佳的激光熔覆工艺参数组合.结果表明,激光功率与扫描速度是影响熔覆层形貌的主要因素,并且在激光功率为400W,扫描速度为7mm/s及送粉速率为0.7r/min的条件下,所获得的熔覆层质量最优,为激光熔覆工艺参数的选择提供理论支持.     

921A钢激光熔覆的工艺参数研究

根据激光熔覆的主要影响因素,用实验的方法,通过宏观和微观的分析,探究了WC添加量、激光功率、预置粉末厚度和扫描速度对在921A钢基体上制备Fe基WC复合粉末熔覆层的影响。实验结果表明WC20%添加量、激光功率5 500 W、预置粉末厚度1.5 mm和扫描速度8 mm/s是激光熔覆制备Fe基WC复合粉末涂层的较优工艺。这一结果对921A潜艇钢表面激光改性的工艺参数优化具有重要的参考意义。     

脉冲激光熔覆高速钢粉末涂层的微结构与裂纹抑制

采用Nd∶YAG脉冲激光器对预置了高速钢粉末的球墨铸铁基体进行激光熔覆处理.单道实验得到优化后的高速钢激光熔覆工艺参数为:电流240A、扫描速度3.0 mm/s、离焦量13 mm、预置涂层厚度0.5mm、激光脉冲频率15Hz、脉宽3.0ms.多道搭接实验结果表明,制备的熔覆层组织致密,与基体形成了冶金结合,主要强化相为WC1-x和V4C3,有裂纹存在.熔覆层平均显微硬度为600HV,最高达到682HV,约为基体(300HV)的2.3倍.添加50%Ni60自熔性合金,有效控制了熔覆层裂纹数量,显微硬度略有降低,最高为637HV,约为基体的2.1倍.     

激光熔覆原位自生Ti(C;N)陶瓷涂层的热力学理论及工艺

利用500 W脉冲YAG激光作为辐射源,纯氮气作为氮化元素,粒度为20μm的钛粉和石墨粉为预涂粉末,采用激光熔覆原位自生的方法,在Ti-6Al-4V表面制备出优良的Ti(C,N)陶瓷涂层.通过热力学分析,并结合XRD分析方法,研究了原位自生Ti(C,N)的反应机理以及工艺参数(包括脉冲频率、脉冲宽度、扫描速度等)对原位自生Ti(C,N)陶瓷涂层的影响.热力学分析结果表明,在激光辐射条件下,可原位生成以Ti(C,N)为主的陶瓷涂层.XRD分析表明,合适的工艺组合为:氮气压强为0.4 MPa,离焦量为15 mm,扫描速度在2.0～4.0 mm/s之间,脉冲频率为15 Hz,脉宽在3.0 ms左右....     

工艺参数对激光熔覆层质量的影响

概述了激光熔覆技术,介绍了激光熔覆工艺中激光功率、扫描速度等工艺参数对熔覆层质量的影响.     

基于COMSOL的激光熔覆单层单道温度场有限元仿真分析

为了确定高速钢刀具表面激光熔覆工艺的最优参数,利用COMSOL软件建立激光熔覆温度场三维数值模型,模拟高速钢基体单层单道熔覆Fe60粉末的动态过程,同时考虑粒子对激光束的遮蔽作用,优化热源模型.模拟结果发现,激光辐照前端熔覆层熔池温度梯度大,熔池尾端温度梯度趋于平缓.最终确定最优工艺参数为：激光功率1 300 W,扫描速度2 mm/s,送粉速率12 g/min.     

激光熔覆工艺参数对熔覆层高宽比的影响

通过激光熔覆实验,研究激光熔覆工艺参数对熔覆层表面高宽比的影响。实验表明,随激光功率的增大、转盘转速的增大,熔覆层表面的高宽比都增大;随扫描速度的增大,熔覆层表面的高宽比减小;随气压的增大,熔覆层表面的高宽比先提高后降低。     

扫描速度对高碳铬铁激光熔覆层组织性能影响

利用激光熔覆技术,在不同激光扫描速度下(扫描速度分别为:1.5 mm/s、2.0 mm/s、2.5 mm/s、3.0 mm/s)制备高碳铬铁熔覆涂层.采用金相显微镜对涂层进行显微组织分析,X射线衍射仪分析涂层的物相组成,硬度计测试涂层硬度值,磨粒磨损试验机测试涂层耐蚀性等,得出激光扫描速度对激光熔覆涂层的组织和性能的影响规律.实验结果表明:熔覆涂层组成相为:α-Fe,Cr Fe,(Cr Fe)7C3,Cr7C3.随扫描速度增加,熔覆层组织细化,硬度值变大,当扫描速度达到3.0 mm/s时,涂层硬度值较大,最大值为854.18 HV;磨损率较小,为1.18 mg/mm2;腐蚀电流密度较小,为102.7μA/cm2,此时耐蚀性较好.     

激光熔覆Co基合金应力场的数值模拟

为了分析Co基合金熔覆过程的应力场,建立了激光熔覆预置Co基合金粉末过程的三维模型,考虑温度变化对热物理参数的影响以及表面对流换热和辐射散热等影响因素,使用SYSWELD软件分析了激光熔覆过程中的应力场,并进行了试验验证。结果表明:通过比较分析扫描速度为5 mm/s的涂层获得良好的冶金结合;工件残余应力均为拉应力,且最大值出现在z向距表面约2 mm处,最大变形量出现在工件的边缘位置;随扫描速度的增加,工件的残余应力和变形均明显减小,这说明在其它工艺参数一定的前提下,适当降低扫描速度,能有效减小熔覆层的应力集中,获得质量优异的涂层。模拟结果为激光熔覆过程的工业化提供了理论依据。     

宽带送粉激光熔覆ZrO2/Ni60A复合涂层组织及硬度分析

在304不锈钢外圆表面使用激光熔覆镍基氧化锆金属陶瓷粉末,对激光工艺参数进行优化,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时为佳;随扫描速度增大,熔覆层的组织有细化的趋势;通过优化扫描速度,可得到显微硬度值较高,且沿熔覆层表面的垂直方向的硬度分布变化不大的熔覆涂层.     

扫描速度对硅钢表面激光熔覆层组织和硬度的影响

在低硅钢表面激光熔覆Fe-Si粉末制备高硅熔覆层,研究了激光扫描速度对熔覆层宏观形貌、相组成、显微组织、成分及硬度分布等的影响.结果表明,不同扫描速度条件下熔覆层表面均由-αFe(Si),-γFe(Si)和FeSi2组成;随扫描速度增大,熔覆层的组织有细化的趋势,组织不均匀性得到改善;同时,熔覆层厚度减小,导致稀释率减小,使熔覆层平均硅含量提高,显微硬度提高.通过调整激光扫描速度,获得了无裂纹缺陷,且与基体呈良好冶金结合的熔覆层,最佳扫描速度为2.5 mm/s.     

结晶器铜板上激光熔覆镍基合金

利用5kWCO2激光器在结晶器铜板上熔覆镍基合金,并研究了熔覆层组织性能.选用与结晶器铜板成分相近的镍基自熔合金粉末Nickel-baseHMSP1015-00(Ni1015),利用等离子喷涂技术在铜板上预涂Ni1015合金,然后再采用高能量密度激光进行重熔.借助OM,SEM和显微硬度计分析测定了涂层的显微组织形貌、组织成分和截面显微硬度分布情况.所得到的熔覆层表面平整均匀,与基体为冶金结合;熔覆层平均显微硬度为270HV0.05,是基体的3.2倍(85HV0.05).确定出本实验合适的激光熔覆工艺参数功率密度为1.58×102kW/cm2时,扫描速度为3~4m/min.     

球墨铸铁表面连续激光沉积高速钢粉末涂层的工艺与组织性能

采用大功率连续CO2激光器对预置了高速钢粉末的球墨铸铁基体进行激光辅助金属沉积处理.得到了激光沉积的优化工艺参数,用该参数制备的沉积层组织致密、无气孔、无裂纹等缺陷,沉积层与基体为冶金结合.XRD分析表明,Ni60+T15+T15沉积层中V4C3,WC1-x,CoCx等硬质相起到弥散强化的作用,Ni60+T15+T15沉积层平均硬度值为716HV,是基体的2.2倍.Ni60+YT12+YT12沉积层中起强化作用的Cr7C3相主要分布在晶界间,Ni60+YT12+YT12沉积层平均硬度值为739HV,约为基体的2.3倍.     

SLS工艺参数对Al2O3/SiO2/ZrO2复合陶瓷烧结质量的影响

针对复合陶瓷材料Al2O3/SiO2/ZrO2脆性大难加工等问题,结合选择性激光烧结(SLS)工艺成形复合陶瓷粉末,采用Nd:YAG激光器及其送粉装置进行激光烧结试验.利用扫描电镜(SEM)、能量色散X射线光谱仪(EDX)和X射线衍射分析仪(XRD)观察了成形件的微观组织并分析了微观组织成分.探讨了激光烧结的主要工艺参数对单层烧结质量的影响及扫描速度对显微结构的影响.结果表明:采用正交试验方法系统地分析了工艺过程,获得最佳工艺参数为扫描速度15mm/s、激光功率40W、搭接量04mm,得到了气孔较少、密度372g/cm3的烧结表面,能够烧结出致密并具有枝状组织的陶瓷.     

Ti—TiC激光熔覆层的形成及其表征

为分析激光熔覆法制备TiC／Ti复合材料显微形貌的成因,对功率密度为21．2kW／cm^2、扫描速度15mm／s的CO2激光作用下的Ti-6A1—4V合金表面进行了Ti＋TiC激光熔覆实验,并对其熔覆层温度波动进行了分析。采用XRD、SEM对Ti-4-TiC熔覆层进行表征,并测定熔覆层的显微维氏硬度。分析表明：用激光熔覆制备TiC／Ti复合材料时,熔覆层在数毫秒内熔化,并以约10^4℃／s速率初始冷却。熔覆层的维氏硬度高达10．8GPa,Ti填充杂乱的TiC枝晶间。熔覆层与基体具有良好的冶金结合,且热影响区厚度与经验计算值相近。     

激光熔覆多层Nb-Si-Ti显微组织

采用基于多层激光熔覆的激光快速成形方法,通过优化激光扫描过程参数,调整不同成分元素粉末来进行铌硅基自生复合材料的显微组织和成分设计研究.采用Nd:YAG激光器扫描预置在Ti-6Al-4V基材上成分为Nb-18Si-24Ti(原子分数)混合粉末,获得所需激光熔覆层.优化出工艺参数为激光脉冲电流225A,扫描速度3.0mm/s,激光脉冲频率15Hz,激光脉冲宽度3.0ms,离焦量15mm,并在优化参数下制备出了4层多道样品.分别采用OM,SEM及XRD对预置法制备出的多层沉积层的显微组织及相结构进行分析,结果显示在多层沉积层中获得了铌硅固溶体Nb_ss,硅化物Nb₅Si₃和Nb₃Si等相,随着沉积层数的增加,Nb,Si含量逐渐增加,显微组织由接近于基体的细小枝晶转变为在最顶层的深色岛状Nb₅Si₃,灰色条状或岛状Nb₃Si及白色Nb_ss.     

高镍铬无限冷硬铸铁轧辊表面激光合金化的研究

将激光合金化技术应用于高镍铬无限冷硬合金铸铁轧辊,利用OM,SEM,显微硬度计和X射线衍射仪对激光合金化层的显微组织、成分、截面显微硬度分布和物相进行分析研究.结果表明,合金化层表面平整,与基体形成了冶金结合,部分区域存在裂纹.在激光功率、光斑直径、搭接率一定的条件下,合金化层厚度随扫描速度变化不大;裂纹率随速度增加而增加;合金化层硬度随速度的增加先提高后降低.当激光功率为7.2 kW,光斑直径为0.8~3 mm,搭接率为33.3%时,最佳扫描速度为11 m/min.此时,合金化层平均厚度为0.287 5 mm,平均显微硬度为1 001 HV0.05,是基体材料(656 HV)的1.53倍.     

激光熔覆ＴｉＢ－ＴｉＣ/Ｃｏ基复合涂层宏观形貌研究

为了改善Ｑ２３５钢表面合金涂层的成形质量,利用激光熔覆技术在Ｑ２３５钢试样表面制备了ＴｉＢＴｉＣ/Ｃｏ基复合涂层,表面的润湿性逐渐降低,基体对熔覆层的稀释率逐渐减小;随着熔覆层搭接率增加,熔覆层表面平整度逐渐增加,搭接区域均熔合良好,未出现气孔、夹杂等明显缺陷,但搭接区微观组织明显粗化;随着扫描速度增加,熔覆层表面平整度逐渐变差,润湿角和稀释率明显减小;随着激光输出功率增加,熔覆层的表面形貌、润湿角和稀释率变化规律正好相反。通过对试验结果的研究了工艺参数对激光熔覆ＴｉＢ－ＴｉＣ/Ｃｏ基复合涂层宏观形貌的影响。结果表明:随着预置粉末层厚度增加,熔覆材料在基体综合分析,使熔覆层能获得良好宏观形貌的工艺参数为:光斑尺寸为５ｍｍ;搭接率为５０％;激光输出功率为２.３ｋＷ;扫描速度为４ｍｍ/ｓ。