激光熔覆AlCoCrFeNiTi0.5合金涂层制备及其组织性能

采用激光熔覆方法制备AlCoCrFeNiTi0.5高熵合金涂层,研究了激光工艺参数对涂层成形及组织性能的影响。结果表明：激光功率为3.5 kW,扫描速度为300 mm/min,光斑直径5 mm时,单道熔覆涂层表面成形性最好。熔覆层主要为BCC结构固溶体,并且有Al80Cr13Co7和Al95Fe4Cr复杂相析出,涂层平均硬度已达到989 Hv。     

Q235钢表面激光熔覆Cr_7C_3的性能研究

利用激光熔覆技术将摩尔比为91：9的Cr、C合金粉末制备于Q235钢表面。采用光学显微镜、x射线衍射仪、扫描电子显微镜和硬度分析仪分析熔覆层的显微组织结构及截面的显微硬度。试验结果表明,当激光功率为2500W和扫描速度为2.5mm/s时,熔覆层与基体的冶金结合较好,同时可获得无裂纹、无孔洞且表面平整的涂层。     

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.     

预热温度对激光熔覆Co基合金数值模拟的影响

观察并研究了Co基合金熔覆过程的温度场和应力场的规律,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温度场和应力场,并进行了实验验证.结果表明:温度场等温线呈椭圆形,熔池最高温度区域滞后于光斑中心,扫描速度为4 mm/s的激光熔覆过程获得了良好的冶金结合;基体预热温度从20℃增加到300℃,t8/5从0.5s增加到1.5s,熔池的瞬时冷却速度分别减小至0.88倍和0.64倍,工件的残余应力和变形均明显减小,这说明对基体适当预热能有效降低熔覆层的开裂倾向.模拟结果为激光熔覆过程的优化提供了理论依据.     

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.     

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.     

TC4合金表面激光熔覆CoCrW涂层工艺和性能

为提高TC4钛合金表面耐磨性和耐腐蚀性，利用激光熔覆技术在TC4钛合金表面激光熔覆制备CoCrW涂层，并对其工艺及耐磨性和耐蚀性进行研究。结果表明：CoCrW熔覆层和TC4基体有着良好的冶金结合，熔覆涂层显微组织均匀致密，主要由树枝晶组成。在激光工艺参数中，扫描速度、离焦量、光斑直径和搭接率一致情况下，当激光功率为3000 W时，所得熔覆层硬度最大为1160 HV,为TC4基材硬度324 HV的近4倍，且在该功率下，CoCrW熔覆层平均摩擦系数最低为0.2363,磨损量最小，表现出较好的耐磨特性，磨损机制为磨粒磨损和轻微的黏着磨损；而TC4基材的平均摩擦系数为0.3598,磨损机制为黏着磨损和疲劳剥落磨损，此时，熔覆层的电化学腐蚀电位较高，腐蚀速率较低，表现出良好的耐蚀性。     

激光熔覆Mo2C-Co基合金的工艺参数对其组织的影响

利用10kW的CO2激光器在409L铁素体不锈钢表面激光熔覆w(Mo2C)=20%的Mo2C/Co基涂层,运用SEM、EDS、XRD及显微硬度仪观察和分析激光功率和扫描速度对熔覆层成型性、尺寸、组织及性能的影响.结果表明:激光熔覆合理的工艺参数为:P=3.6kW,v=8mm/s;钴基熔覆层组织由平面晶、柱状晶、树枝晶构成,熔覆层中物相主要为Mo2C颗粒、亚共晶γ-Co和共晶碳化物Cr23C6、Cr7C3;由于Mo2C颗粒加入,凝固组织的晶粒尺寸减小、晶粒细化,涂层的显微硬度从870HV提高至1 400HV.     

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...     

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.     

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.     

16Mn钢表面激光溶覆铁合金层的研究

利用C02激光器在16Mn钢表面实现Fe—Cr—Ni—B激光熔覆。观察了激光对熔覆层组织和显微硬度的影响；采用扫描电镜及X射线衍射仪分析熔覆层的成分和相组成。结果表明，熔覆层组织是树枝晶及胞状晶，熔覆层以非平衡的(Fe，Cr)相、(Fe，Ni)相存在。激光功率的提高位炼覆层组织细化、显微硬度提高，并使硬度分布更加趋于合理。     

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。     

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.     

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.     

Nb2O5对镍基合金激光熔覆层组织的影响

为了在钢材表面制备出质量良好、组织细化的镍基合金激光熔覆层,采用激光熔覆技术,在A3钢表面进行了镍基合金粉末添加Nb2O5的熔覆试验.通过对激光熔覆工艺参数及Nb2O5含量的优选得到了质量良好的熔覆层.使用金相显微镜、扫描电镜、电子能谱和X射线衍射仪对熔覆层进行了显微组织和物相分析,并测试了熔覆层显微硬度及摩擦性能.结果表明,当Nb2O5含量为15%,激光功率1.4 kW,扫描速度2 mm/s时,可以获得无裂纹、无气孔且与基底呈冶金结合的质量良好的熔覆层.Nb2O5的加入既提高了镍基合金熔覆层中的强化相比例,又细化熔覆层的组织,抑制粗大针状脆性硬质相的形成,降低熔覆层的裂纹敏感性.Nb2O5/Ni60激光熔覆层的硬度虽然降低,但耐磨性比纯Ni60提高约一倍.     

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.     

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。     

激光功率对316L不锈钢熔覆层组织及性能的影响

为了解决316L不锈钢激光熔覆层成形差、耐腐蚀性低的问题,采用显微组织观察、硬度实验、常温冲击及电化学测试等试验方法,对不同激光功率下熔覆单层及多层熔覆层的成形、组织及性能进行检测和分析。结果表明,随着激光功率的增大,熔覆层高度呈现先增加后减小的变化趋势,熔覆层内部析出相的含量以及稀释率则呈现上升趋势;激光功率过小易引起熔覆层开裂,过大则会引起熔覆层晶粒异常长大;随着激光功率的增加,熔覆层硬度呈增大趋势,当激光功率达到450 W时,熔覆层与基材结合界面处硬度值达到最大,为475 HV;而熔覆层的冲击性能和耐腐蚀性能则随着激光功率的增大呈现下降趋势,当激光功率为300 W时,其冲击韧性最大为92 J,且熔覆层具有最优的耐腐蚀性能,腐蚀电位E_corr最高为-0.3 V,且腐蚀电流密度I_corr最小为0.165 A/cm²;因此,当熔覆速率为3 mm/s、送粉速率为14 g/min、搭接率为50%时,采用300 W激光功率制备的熔覆层可得到优异的冲击和耐腐蚀性能。研究结果可为316L激光熔覆层工艺调控及性能改善提供参考。     

激光立体成形技术中工艺参数的数值模拟分析

激光立体成形是一种非常复杂的热力学耦合过程,影响成形过程的因素很多.本文在对激光立体成形技术国内外发展研究现状进行概述的基础上,通过对同步送粉激光熔覆技术原理的分析建立了热力学模型,并针对10.6μm的CO_2激光器加热熔覆不锈钢材料3Cr13进行了工艺参数的数值模拟分析.结果表明光斑直径越大能量密度越低,光斑直径越小能量密度越高;同一功率下,扫描速度越大,单道熔覆宽度越小;扫描速度相同,功率越大,单道熔覆宽度也越大.