激光熔覆Ni-Si基复合涂层组织与性能

利用激光熔覆技术在Ni基高温合金表面制备(Ti,W)C陶瓷增强Ni-Si金属间化合物基复合涂层.通过SEM、XRD、EDS等方法研究涂层相及组织,并测量其显微硬度.结果表明,熔覆层与基体呈冶金结合,结合质量良好;熔覆层主要由Ni固溶体、Ni3(Si,Ti)金属间化合物和(Ti,W)C复相陶瓷组成;熔覆层组织均匀,硬度较高.     

原位合成NbC及Nb/C比对Ni-Si体系组织的影响

利用激光熔覆技术,以Ni、Si、Nb和C元素粉末为原料,改变[Nb C]加入量及Nb和C之间的相对量,在高温合金表面原位合成NbC/Ni3Si基复合材料涂层.借助金相显微镜,X射线衍射仪对涂层组织进行分析.结果表明,熔覆层由-γNi固溶体、Ni3(Si,Nb)和NbC组成.衍射图中NbC峰的出现证明在激光熔覆过程中NbC强化相可以由Nb和C直接原位反应形成.当NbC的质量分数增加时,熔覆层的枝晶组织明显变细,主要以树枝状、等轴晶的形态存在.当NbC的质量分数一定,Nb相对量较多时,枝晶间形成弥散分布的富Nb增强相Nb3Ni2Si,增强了熔覆层的强度,另一方面还阻止晶粒长大使熔覆层组织细化;当C元素相对过量时,会以游离态的形式析出,从光学显微组织观察发现对晶粒有细化效果.     

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.     

激光熔覆原位自生TiC增强Ni3(Si,Ti)金属间化合物复合涂层研究

运用激光熔覆技术在GH864镍基合金表面制备原位自生TiC颗粒,以增强Ni3(Si,Ti)金属间化合物复合涂层.实验结果表明:利用激光表面熔覆技术,可以在镍基合金表面直接原位合成TiC颗粒增强的Ni3(Si,Ti)金属间化合物复合涂层、涂层和基体呈良好的冶金结合,涂层宏观质量完好,无裂纹和气孔等缺陷.涂层组织由γ Ni、Ni3(Si,Ti)、Ni5Si2和TiC组成.涂层的显微硬度可达HV780,是基材显微硬度的2.5倍.     

3Cr14不锈钢表面激光熔覆S390粉末高速钢涂层的组织及回火转变特征

采用同轴送粉激光熔覆技术在3Cr14不锈钢基体上熔覆一层3mm厚的S390粉末高速钢涂层,并对熔覆后的试样进行560℃×1h×3次回火热处理.分析了熔覆层热处理前后的微观组织与析出相以及熔覆层硬度的变化规律及压痕情况.结果表明:S390熔覆层组织为淬火马氏体+残余奥氏体+黑色组织+共晶莱氏体+网状碳化物,有少量的颗粒状M_3C型碳化物在晶内析出,晶界网状碳化物以VC、V_2C为主;熔合线处形成10μm的平面晶区,然后由细晶区、柱状晶区,向熔覆层中部的等轴晶过渡;回火后,部分网状碳化物被打断,M_3C型碳化物大量回熔,有细小颗粒状的富V元素的MC、M_2C类型碳化物在晶内析出;热处理后熔覆层显微硬度提高约200HV,洛氏硬度压痕周围发现明显塑性变形区,熔覆层脆性得以改善.     

激光工艺对45钢表面梯度熔覆层组织性能的影响

研究了激光熔覆功率、扫描速度和熔覆材料对熔覆层组织结构与耐磨性等的影响.结果表明:梯度熔覆层连续完整,无裂纹、气孔等缺陷,与45钢基体呈冶金结合状态.熔覆层显微组织特征为枝晶、等轴晶等多种形貌的快速凝固组织,由α-Fe,CrNiFe-C和Cr₇C₃等组成.熔覆层显微硬度呈梯度分布,表层硬度达7.48GPa,过渡层硬度达5.52GPa,分别是基体硬度的3.74和2.76倍.激光熔覆技术可显著提高45钢的耐磨性能.     

镁合金表面氩弧熔覆Al-Si基SiC复合涂层组织及耐磨性

采用氩弧熔覆方法作为镁合金材料表面强化,是一项全新技术,在AZ31B镁合金基体表面制备10%Si C粉末+Al-Si合金粉末的复合涂层,利用X射线衍射仪、光学显微镜和扫描电子显微镜分析涂层的物相组成和显微组织;利用显微维氏硬度计和干滑动摩擦磨损实验机测试复合涂层在室温下的显微硬度和摩擦磨损性能。结果表明:氩弧熔覆涂层与基体界面具有良好的结合,无气孔、夹杂、裂纹等缺陷;熔覆层主要由Mg2Si、Mg2C3、Mg17Al12、Al3.21Si0.47等物相组成;熔覆层内部主要由黑色块状组织组成,尺寸为2~5μm;由于在氩弧熔覆过程中生成了新的物相使得涂层的显微硬度提高,涂层平均硬度可达2.5 GPa,是AZ31镁合金基体的4倍;基体的平均摩擦系数约为0.7,10%Si C氩弧熔覆层摩擦系数约为0.57,摩擦系数明显降低;熔覆涂层的相对耐磨性较基体提高近5倍。     

钢表面激光熔覆铁/镍基合金熔覆层的组织与性能研究

针对提高20Cr13不锈钢的表面性能,采用激光熔覆技术在基体表面制备M2铁基和Ni60A镍基合金熔覆层;通过使用光学显微镜、显微硬度计以及电化学工作站对两种熔覆层进行金相组织、显微硬度和电化学腐蚀性能差异性研究;结果表明:铁基、镍基熔覆层与基体结合界面均有明显的白亮带,无气孔、裂纹等缺陷;铁基涂层微观组织主要由等轴晶和胞状晶组成,镍基涂层微观组织主要由和树枝晶组成;铁基涂层的显微硬度为5417 HV,镍基涂层的显微硬度为5923 HV,约为基体显微硬度（2207 HV）的2~3倍;铁基、镍基涂层均与20Cr13钢基体表面形成了较好的冶金结合,二者表面硬度均有了有显著提升,在熔覆区采用Ni60A镍基材料时的显微硬度要比采用M2铁基材料时的显微硬度高,而在热影响区部位两者显微硬度相差不大;铁基涂层的自腐蚀电位（-021 V）略高于镍基涂层的自腐蚀电位（-023 V）,铁基涂层的耐腐蚀性优于镍基涂层。     

光束合金化合成Fe-Al系金属间化合物涂层的微观特征

为了改善钢铁材料的耐高温腐蚀性能,用光束合金化方法在45钢表面合成了Fe-Al金属间化合物涂层.采用扫描电子显微镜、能量弥散X射线分析和X射线衍射研究了光束合金化工艺参数(粉末预置量m和热输入量q)对合金化层的化学成分、显微组织及其物相组成的影响.实验结果表明: 减小比能量(E＝q/m)将导致合金化层的熔宽和熔深减小,从而使合金化层含Fe量减少,含Al量增加; 该实验条件下,获得了Fe/Al原子数比为2.4～19.2的合金化层.由比能量决定的Fe/Al原子数比是合金化层显微组织及其物相组成的重要影响因素,合金化层的显微组织有3种类型: α-Fe固溶体、α-Fe固溶体 Fe3Al金属间化合物及FeAl AlFe3C0.5金属间化合物.降低热输入或增加粉末预置量均可引起合金化层中Fe/Al原子数比的降低,有助于Fe-Al系(Fe3Al或FeAl)金属间化合物的合成.     

20Cr13钢表面激光熔覆铁/镍基合金熔覆层的组织与性能研究

针对提高20Cr13不锈钢的表面性能,采用激光熔覆技术在基体表面制备M2铁基和Ni60A镍基合金熔覆层;通过使用光学显微镜、显微硬度计以及电化学工作站对两种熔覆层进行金相组织、显微硬度和电化学腐蚀性能差异性研究;结果表明:铁基、镍基熔覆层与基体结合界面均有明显的白亮带,无气孔、裂纹等缺陷;铁基涂层微观组织主要由等轴晶和胞状晶组成,镍基涂层微观组织主要由和树枝晶组成;铁基涂层的显微硬度为541.7 HV,镍基涂层的显微硬度为592.3 HV,约为基体显微硬度(220.7 HV)的2～3倍;铁基、镍基涂层均与20Cr13钢基体表面形成了较好的冶金结合,二者表面硬度均有了有显著提升,在熔覆区采用Ni60A镍基材料时的显微硬度要比采用M2铁基材料时的显微硬度高,而在热影响区部位两者显微硬度相差不大;铁基涂层的自腐蚀电位(-0.21 V)略高于镍基涂层的自腐蚀电位(-0.23 V),铁基涂层的耐腐蚀性优于镍基涂层。