激光熔覆原位析出Ni-Fe-Ti-B复合涂层组织结构研究

选用合适的激光工艺参数及涂层成分,在45#钢基体表面得到了激光熔覆原位析出的Ni-Fe-Ti-B复合材料涂层.涂层中的粘结金属基体为γ-(Ni,Fe)和Nihcp,原位弥散析出相为呈现出颗粒状、细条状等分布的稳定相TiB2、Ni4B3及亚稳定相Ni2B、(Fe,Ni)3B型化合物.前两者已经细化成为纳米晶,而后两者晶粒度相对较粗.γ-(Ni,Fe)是稳定的Ni、Fe固溶体,而Nihcp形成于基体金属内部的堆垛层错作用;原位析出相产生于激光熔覆过程中涂层表面发生的原位燃烧反应或合金系快速凝固过程中的低熔点共晶作用.在基体与析出相的界面上存在高密度位错堆积,从而引起基体金属亚结构细化.     

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。     

激光熔覆Ni基涂层的稀释区与熔覆区界面形态及组织

在Ti6Al4V合金表面进行了激光重熔NiCrBSi/TiN，NiCrBSi/TiC喷涂层实验，利用扫描电镜和X射线衍射仪等手段对稀释区与熔覆区界面进行了观察。结果表明：NiCrBSi／TiC重熔层的稀释区与熔覆区界面平直，而NiCrBSi／TiN重熔层的稀释区与熔覆区的界面不复存在，是共晶组织和颗粒组织的混合区。分析认为，[C]、[N]活性原子在高温流动熔体内的不同行为，强烈地影响稀释区与熔覆区的界面性质。NiCrBSi／TiC、NiCrBSi／TiN激光重熔层中稀释区与熔覆区界面TiC和TiN相的形成，遵循化学反应的基本规律，即电负性原则。     

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．     

CeO2对激光熔覆生物陶瓷涂层组织形貌的影响

采用激光熔覆技术在Ti-6Al-4V合金基体上制备生物陶瓷复合涂层,研究稀土氧化物CeO2的加入对生物陶瓷涂层组织的影响.结果表明,CeO2对合成HA、β-Ca3(PO4)2和其它钙磷基活性生物陶瓷具有明显的催化作用,且可抑制基体元素对表层组成的干扰;改善熔覆层的组织,使其均匀化,细化;熔覆层与基体结合紧密,能实现良好的冶金结合.     

TiB2-TiB/Fe金属陶瓷复合涂层原位合成及显微分析

利用激光熔覆工艺在中碳钢表面制备出原位自生TiB2-TiB／Fe复相金属陶瓷复合涂层，以改善常规材料表面综合使用性能．采用XRD、SEM、EDS、EPMA等手段对复合涂层进行了研究．结果表明：复合涂层主要由(Fe，C)固溶体胞状树枝晶及分布于晶间的TiB2／Fe或TiB／Fe共晶组成，部分Fe2B相也会出现在晶间．涂层成分不同时，陶瓷增强相的含量将发生变化．涂层力学性能较基体有显著提高．     

激光熔覆生物陶瓷涂层化学冶金反应研究

研究了激光熔覆钛合金表面获得生物陶瓷涂层的化学冶金反应过程，用X-ray衍射和能谱分析方法检测了生物陶瓷涂层和涂层与界面的物相和成分分布．结果显示涂层内和涂层与基材间出现了新相，这表明其中发生了复杂的化学冶金反应．适当的激光熔覆工艺、涂层及基体的物性三者确定了化学冶金反应发生的各种条件．在这些条件作用下，涂层内合成了具有生物活性的钙-磷陶瓷，形成了牢固的界面．     

激光熔覆技术在工业中的应用

对激光熔覆的理论研究、工艺及其组织性能研究、应用研究三方面作一介绍,并指出今后的发展方向.     

增强体TiB和TiC在Ti中的原位生成

分析了增强体ＴｉＢ和ＴｉＣ在Ｔｉ中的原位生成原理,研究了利用Ｂ４Ｃ粉末与海绵Ｔｉ混合熔炼制备钛基复合材料的技术．结果表明,ＴｉＢ和ＴｉＣ以纤维状或树枝状的形式在Ｔｉ中生长,且分布均匀．     

钛合金表面激光熔覆NiCrBSiC合金涂层的微观组织

在TC4合金表面进行了激光熔覆NiCrBSiC合金涂层的试验,利用扫描电镜,电子探针和X射线衍射仪等对熔覆层的微观组织进行了分析,测试了熔覆层的显微硬度,结果表明,激光熔覆涂层的组织是在初晶γ-Ni和γ-Ni与Ni3B等相组成的多元共晶基底上分布着TiB2 和TiC颗粒,熔履层的显微硬度在HV900－1100之间,比基体钛合金提高了3－4倍。     

激光涂覆MS合金层的显微组织与耐磨性

通过扫描电镜观察；Ｘ射线能谱分析、显微硬度测量以及干滑动摩擦磨损试验，研究了激光涂覆ＭＳ合金层的显微组织与耐磨性。试验结果表明，该涂层显示了独特的组织特征和比钢基体高得多的耐磨性。     

氩弧熔覆原位合成ZrC-TiB2/Fe基复合涂层组织与耐磨性

为提高钢材料表面性能,以Ti、Zr、B4C和Fe等粉末为原料,采用氩弧熔覆技术,在Q345D钢表面制备出原位合成ZrC和TiB2颗粒增强Fe基复合涂层。利用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计和滑动摩擦磨损实验机研究了熔覆层的显微组织、硬度和耐磨性。结果表明:熔覆层组织由方块状ZrC颗粒、长条状TiB2颗粒和α-Fe基体组成;熔覆层与基体呈冶金结合,界面洁净无裂纹、气孔等缺陷;熔覆层平均硬度(HV)为14 GPa;在室温干滑动摩擦磨损实验条件下,其耐磨性约为基体的18倍。该研究为原位合成ZrC和TiB2提供了新方法。     

原位生成TaB_2颗粒增强镍基复合涂层的组织与耐磨性

以Ta粉、B粉和Ni60A粉为原料,利用氩弧熔覆技术在Q235钢基体表面制备原位生成TaB_2颗粒以增强Ni基复合涂层。通过金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计以及摩擦磨损试验机对复合涂层的显微组织、物相、显微硬度以及涂层耐磨性进行分析研究。结果表明,镍基复合涂层形成良好,没有气孔和裂纹等缺陷,涂层与基体呈现良好的冶金结合。熔覆层由原位生成的TaB_2颗粒相、Fe-Cr相及Cr_7C_3相组成。TaB_2颗粒弥散分布在基体上,氩弧熔覆涂层的平均显微硬度达到11.50 GPa,比基体Q235钢提高约4倍。在室温干滑动磨损条件下,该熔覆涂层的耐磨性比基体提高约12倍。     

工艺参数对钛合金表面激光熔覆NiCrTiC涂层组织性能影响

利用激光熔覆工艺在TC4表面制备出原位自生TiC陶瓷颗粒增强Ni基复合材料涂层.利用OM、XRD、SEM、EDS、EPMA对涂层组织结构进行了研究.结果表明:当激光比能为12.5 kJ/cm2时,可获得优异的复合涂层;复合涂层中以TiC为主的陶瓷颗粒增强相弥散地分布在-βTi和-γNi两相固溶体中;涂层显微硬度比基体显著提高.     

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。     

钛基体激光直接熔覆ZrO 2涂层实验研究

采用激光同轴送粉工艺在钛基体上直接熔覆ZrO2陶瓷涂层,研究不同工艺参数对单道熔覆层熔覆质量的影响规律;采用光学显微镜观察陶瓷涂层的微观组织,并采用电子探针技术分析基体和ZrO2陶瓷结合区成分分布;利用XRD分析激光熔覆前后ZrO2陶瓷物相变化情况.结果表明:在一定的功率范围内,熔覆层宽度受激光功率的影响不大,熔覆层高度和基体熔化深度随工艺参数的变化呈现一定的规律性;ZrO2和Ti基体结合区形成很好的成分梯度渐变过渡,陶瓷微观组织为细小的枝状晶组织;激光熔覆ZrO2陶瓷后,单斜相(m相)衍射峰强度相对减弱.     

低阶模CO2激光熔覆层形貌和质量的控制

通过在316L不锈钢基材上进行激光熔覆,研究了低阶模CO2激光熔覆功率和离焦量对熔覆层形貌和质量影响.研究表明,随着离焦量增加,激光熔覆层宽度和熔化宽度增加,熔化深度降低.随着激光功率增加,激光熔覆层宽度、熔化宽度和熔化深度增加.熔化区的形状和熔合界面质量主要与离焦量的大小有关,随着离焦量增加,熔化区形状从类似于“蘑菇”形,过渡到熔合良好的平底状.因此,通过调节离焦量,低阶模CO2激光熔覆可以得到界面平整、熔合良好的熔覆层,采用低阶模CO2激光进行熔覆是可行的.     

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.