激光功率对AZ91HP镁合金熔凝层组织和性能影响

为提高镁合金表面耐磨蚀性,开展了真空条件下AZ91HP镁合金CO2激光熔凝处理.固定扫描速度下通过改变激光功率,分析讨论了激光功率对熔凝层组织和性能的影响.研究结果表明,随激光功率增加,硬质相β-Mg17Al12含量逐渐增加,熔凝层枝晶逐渐粗化,枝晶变长;由于枝晶细化和硬质相β-Mg17Al12的综合作用,熔凝层在激光功率为3 kW时具有较高的硬度,较好的耐磨性;熔凝层耐蚀性随功率增加而提高.     

基于激光熔覆技术的风机轴颈表面修复

采用基于激光熔覆的方法实现了大磨损量的风机轴颈的修复.为了表征修复效果的优劣,对熔覆层的微观组织进行了测试,结果表明其微观组织多为等轴晶,在结合面位置有少量的枝晶,熔覆层和基体结合比较紧密,界面分明,形成了较好的冶金结合.显微硬度测试结果表明熔覆层的硬度较高,且只在一定范围内波动.而在过渡区显微硬度急剧下降,基体处显微硬度较低.试验结果表明激光熔覆技术可实现大磨损量轴颈的修复,修复表面组织细密、硬度高,且具有较高的耐磨性.     

780 MPa级微合金钢的激光相变硬化工艺及组织性能

利用4 k W光纤激光器对一种780 MPa级Nb-Ti-Mo微合金化的低碳钢进行了激光相变强化处理,研究了激光功率和扫描速度对激光相变区宏观形貌和显微硬度的影响,讨论了激光相变区显微组织的演变规律.结果表明:随着激光功率的增加或扫描速度的降低,激光相变区宽度和深度逐渐增加.激光相变区包含三个区域:微熔区、硬化区和过渡区.微熔区显微组织为铁素体、粒状贝氏体和马氏体;硬化区显微组织为全马氏体;过渡区为相对细小的全马氏体或与铁素体的混合组织.在所研究的参数中,硬化区的硬度可超过母材30%左右,平均硬度达到320 HV.实验钢表面耐磨性能提高30%左右.     

NdFeB合金表面激光熔凝层的组织和耐蚀性能研究

采用CO2激光器对NdFeB表面进行激光熔凝处理,利用电子显微镜观察激光熔凝处理后NdFeB的表面组织,并结合激光熔凝后组织的转变,分析了耐蚀性提高的原因．研究结果表明,激光熔凝后在NdFeB表面获得了微晶白亮层,白亮层的微晶结构为定向胞晶凝固组织．胞晶尺寸约为1～6μm电化学极化曲线研究表明,激光熔凝处理后获得白亮熔凝层,可使NdFeB合金的耐蚀性得到提高．     

镍基金属陶瓷激光熔覆层组织及摩擦磨损性能

采用5 k W横流CO2激光器在45钢基体上熔覆自制的镍基金属陶瓷涂层,对熔覆涂层的成型性、物相组成、组织形貌、显微硬度及摩擦磨损性能进行研究。结果表明:激光熔覆层成型良好,组织细密均匀,主要为Ni-Fe固溶体中分布Fe2B,WC,M7C3型及M23C6型碳化物。熔覆层靠近基材的组织为发达树枝晶,中上部为基体组织上分布着大量长条状及少量零散分布的菊花状物质,但上部晶粒分布的方向性减弱,晶粒更加细小致密。熔覆层搭接时,搭接界面存在着生长方向多与结合面相垂直的树枝晶组织过渡区。熔覆层的显微硬度约600 HV0.2,沿搭接方向没有明显波动,其摩擦系数、磨损失重及磨损程度较基体45钢明显降低,耐磨性显著提高。     

等离子束表面冶金铜铝金属间化合物涂层的研究

利用铜铝有一定互溶性并可生成金属间化合物的特点，采用等离子束表面冶金技术，以纯铝为基材，纯铜粉末为冶金原料，在铝表面制得了冶金结合良好的复合金属间化合物冶金层。借助OM、SEM、EDAX及XRD对试样显微组织进行分析，并测试了其显微硬度。结果表明：等离子束表面冶金快速凝固过程中，形成了Al2Cu金属间化合物及α（Al）固溶体。铜铝金属间化合物冶金层的组织具有快速凝固组织特征，冶金层底部为逆热流方向长大的粗大枝晶，上部为细小枝晶和大胞晶均匀分布。冶金层与基体间具有良好的冶金结合。冶金层的最高硬度为260HV，较铝基材的硬度（74．5HV）有显著提高。     

W302热作模具钢激光熔凝组织及性能的研究

系统研究了Ｗ３０２热作模具钢激光熔凝组织和性能。实验观察到熔凝区由等轴晶、树枝晶、胞状树枝晶、胞状晶组成；熔凝组织由马氏体、残余奥氏体、碳化物组成。与常规组织相比，熔凝区的显微硬度、抗回火稳定性及耐磨性均明显提高。     

工业纯钛TA2的激光气体氮化

利用5 kW的CO2快速横流激光器对工业纯钛进行了激光气体氮化.采用扫描电子显微镜、X射线衍射和显微硬度计对氮化试样进行了微观组织、相组成和显微硬度的分析与测试.研究结果表明:TA2经激光气体氮化后在其表面得到了厚度为100μm、宏观质量良好的氮化层,氮化层与基体之间完全冶金结合.试样表层结构由氮化层、热影响区和基体三部分组成,氮化层是富钛结构,由TiN枝晶和α-′Ti构成,热影响区组织以针状马氏体为主.显微硬度最高可达HV 500,而基体仅为HV 210.     

7A60铝合金搅拌摩擦加工组织及性能

以7A60铝合金为研究对象,采用搅拌摩擦加工(Friction Stir Processing, FSP)技术对其进行塑性改性并探索加工参数对7A60铝合金组织及力学性能的影响.结果表明:搅拌摩擦加工过程中铝合金发生动态再结晶而形成细小均匀的等轴晶;基体中第二相破碎细化,均匀分布在基体中且组织中η(MgZn_2)相发生回溶;速比因子在很大程度上影响合金性能,随着速比因子的增大,搅拌区硬度先增加后减小.当速比因子为5时,材料显微硬度和抗拉强度达到最高(维氏硬度约120,抗拉强度449.9 MPa),相比母材分别提高37.5%和35.5%;速比因子继续增大时,搅拌头产热量急剧增加,导致材料组织严重粗化且拉伸断口韧窝变浅,使得材料强度和塑性降低.     

水下和陆上送丝式激光沉积铝合金的微观组织和显微硬度

铝合金因其比强度高、耐腐蚀性能好而被广泛应用于船舶和核电等领域。然而,由于服役环境恶劣,铝合金易于发生腐蚀失效。与传统修复方法相比,水下送丝式激光沉积具有受水压影响小、自动化程度高等优点。目前,对于薄壁管状结构铝合金的表面修复研究较少,尤其是水环境下的原位表面修复。本文首次在薄壁管状结构铝合金的表面进行了水下原位送丝式激光沉积,并与陆上送丝式激光沉积进行了对比分析。水下和陆上沉积层均成形良好,不存在未熔合、裂纹等缺陷。与陆上沉积层相比,水下沉积层的氧化程度略重。在水下和陆上沉积层的熔化区中,柱状晶均在熔合线处形核,并沿最大冷却速率方向生长;在沉积区中均形成了等轴晶。随着激光沉积环境从陆上转变为水下,沉积区宽度和熔化区高度均减小,而沉积角和沉积区高度均增大。由于水环境中激光沉积过程的冷却速率较大,使得峰值温度较低且高温停留时间较短,导致水下激光沉积的晶粒尺寸较小,大角度晶界所占比例较低。此外,水下沉积区的镁元素含量高于陆上的,表明水环境的存在有利于降低沉积区中镁元素烧损。水下沉积层的平均显微硬度高于陆上的,这主要与晶粒尺寸和镁元素烧损有关,根据Hall–Petch公式,材料的晶粒尺寸越细小,显微硬度越高;另外,镁元素含量较高,有利于提高铝-镁合金的显微硬度。     

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。     

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。     

球墨铸铁表面激光亚微米陶瓷合金化

以亚微米级TiC和CrxCy合金混合粉末为原料,采用激光合金化技术在球铁表面制备出耐磨、耐腐蚀、耐高温的合金化层.利用XRD,SEM,EDS等分析了激光合金化层的相组成及微观组织,并测试了激光合金化层的显微硬度.结果表明,合金化层表面平整,与基体形成了冶金结合.在激光功率、光斑直径一定的条件下,在400～1000 mm/min扫描速度范围内,合金化层厚度随扫描速度增加而减小,合金化层硬度随扫描速度增加而提高.激光合金化层中存在细晶强化和固溶强化等强化作用,大幅度地提高了球铁表面的显微硬度.     

Cr-Mo激光合金化对灰铸铁组织及耐磨性的影响

系统地研究了灰铸铁Cr-Mo激光合金化层中合金元素的分布、显微组织和耐磨性。试验结果表明,当激光束功率和预涂层合金成分一定时,合金化层的合金浓度主要决定于激光扫描速度。适中的激光扫描速度(7mm/s)下,合金元素在层内分布较均匀,沿层深浓度梯度平缓,合金化层的组织为极细小均匀的树枝晶;其余扫描速度下,表面Cr-Mo浓度高,沿层深浓度梯度大,表面高合金浓度处组织为白亮层,次层为树枝晶和层片状莱氏体,随层深增加枝晶间距增大。Cr-Mo激光合金化显著提高了灰铸铁的硬度和耐磨性。     

激光熔凝处理对合金铸铁组织及性能的影响

研究了激光熔凝处理对合金铸铁的组织、抗回火稳定性及耐磨性的影响。结果表明：激光处理试样由熔化区、部分熔化区、相变硬化区、基体四部分组成,熔凝层晶粒明显细化。与常规处理试样相比,熔化区的显微硬度、抗回火稳定性及耐磨性均明显提高。     

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.     

激光熔覆TiN金属陶瓷涂层的微观组织

采用CO2激光在TC4合金表面熔覆TiN—Ti和TiN—NiCrBSi金属陶瓷涂层，利用XRD和SEM等分析了熔覆层的微观组织，测试了熔覆层的硬度，结果表明：在TiN—Ti激光熔覆层中，表层TiN颗粒全部溶解，底层TiN颗粒部分溶解，熔覆层的组织是在α—Ti基体上分布着TiN树枝晶和TiN颗粒，熔覆层的显微硬度在400～700HV之间；TiN—NiCrBSi激光熔覆层的组织γ-Ni树枝晶和TiN颗粒等相组成，显微硬度在900-1200HV之间；熔覆层与基材结合区为TC4合金和Ni基合金的混和凝固区，呈现树枝晶和胞状晶形态，显微硬度在600～650HV之间．     

稀土对激光重熔合金化层组织与性能的影响

本文研究了加稀土与不加稀土的FeBSi非晶粉末涂层经激光重熔后的组织与性能。结果发现,两者相比,前者合金化层的硬度和耐磨性均比后者提高一倍左右。显微组织分析表明,加入稀土的激光重熔合金化层有马氏体相变发生,其组织为奥氏体及部分马氏体枝晶,碳化物、合金化合物与奥氏体及马氏体枝晶,碳化物、合金化合物与奥氏体及马氏体共晶组成。层内晶粒细小,共晶化合物多,形态规整、分布均匀。未加稀土的激光重熔合金化层中没有马氏体相变发生,其组织为奥氏体枝晶和枝晶间的枝杈状、锯齿状碳化物和合金化合物等共晶组成,层内晶粒粗大,共晶化合物大小不等且分布不均。     

激光功率对6061-T6铝合金激光填丝焊接头组织及性能的影响

采用激光填丝焊将厚度为2 mm和3 mm的6061-T6铝合金板材进行搭接叠焊,研究激光功率对接头成形质量的影响,分析了接头的显微组织和力学性能。结果表明,增大激光功率可以有效增加热输入量,焊道逐渐宽化,焊缝熔深增加。进一步分析发现,焊缝中心区和热影响区的析出相均为Mg₂Si。硬度试验结果表明,焊缝中心区由于细小等轴晶和析出相的双重作用,硬度远高于母材区与热影响区的。拉伸试验结果表明,接头的抗拉强度随激光功率的增大而升高,激光功率由2.0 kW升高至2.8 kW,抗拉强度升高约39%。