低功率超高速激光熔覆FeCr合金薄涂层微观结构与表面形貌演化

超高速激光熔覆涂层易出现表面粗糙的缺陷,熔覆后需精磨处理。明确涂层表面形貌演化机制,控制涂层表面粗糙度,是制备高质量涂层的关键。本文采用自行设计的超高速激光熔覆头,聚焦熔覆态涂层表面形貌演化,在1.5 kW激光功率,线速度147 mm/s下,制备了稀释率2%,表面粗糙度Ra10μm的FeCr合金薄涂层,分析了粉末粒度、基体形貌、搭接率以及重熔激光功率对涂层表面形貌的影响。结果表明,受快速冷却影响,超高速激光熔覆涂层表面颗粒状特征明显,粉末粒径影响涂层表面质量;由于熔覆涂层稀释率低、过渡区小,基体表面形貌具有一定遗传特性,基体越粗糙,涂层表面粗糙度越大;提高搭接率可降低熔覆涂层表面高度差、改善涂层表面质量,搭接率超过70%,表面质量趋于平稳;在激光重熔作用下,熔覆涂层表面颗粒状特征逐渐消失,表面粗糙度值降低,重熔功率达0.7 kW后,变化不再显著。     

热循环失效后的锎镁六铝酸盐热障涂层截面分析

镧镁六铝酸盐热旱率较低、抗烧结性能较好，热循环寿命比8YSZ的热循环寿命长得多，是一种非常有应用前景的热障涂层新材料。本文制备了热循环失效后的镧镁六铝酸盐热障涂层截面，并分析了涂层失效机理，有望在此基础上进一步提高镧镁六铝酸盐涂层的热循环寿命。     

功能梯度热障涂层热震裂纹的形成和扩展

探索热障涂层在热震中裂纹的形成规律 ,揭示涂层热震危险截面位置 .采用在铝基体上以等离子喷涂法制备 Al/Ni- Zr O2 功能梯度涂层 ,在所研制的热性能测试仪上 ,用单面加热急冷法 ,观察不同热循环次数下的裂纹形成情况 .结果是热震 15次时首先在纯 Zr O2 与 Zr O2 和 Al/Ni质量比为 8∶ 2的界面上方产生水平裂纹 ,5 0次时出现龟裂纹 .热震裂纹出现的最危险截面在上述界面上方大约 80 μm处 ,此处热应力最大 .     

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。     

ZrO_2 CeO_2涂层显微组织和抗热震性能

为了改善等离子喷涂ZrO2 涂层的抗热震性能 ,利用热震试验、SEM和EPMA等技术 ,研究了CeO2 添加剂对其显微组织和抗热震性能的影响 .研究结果表明 :当CeO2 添加剂的质量分数小于 9.0 %时 ,涂层的抗热震性能随CeO2添加剂质量分数的增加而提高 ,当CeO2 质量分数大于 9.0 %时 ,涂层的抗热震性能随其质量分数的增加而降低 ;ZrO2 涂层的抗热震次数为 46次 ,而ZrO2 9.0 ?O2 涂层的抗热震次数为 10 5次 ;ZrO2 9.0 ?O2 涂层在热循环中形成网状微裂纹 ,不仅可以降低涂层中的应力 ,而且可以提高涂层开裂的临界温差 ,从而改善其抗热震性能 .     

ZrO2+CeO2涂层显微组织和抗热震性能

为了改善等离子喷涂ZrO2涂层的抗热震性能,利用热震试验、SEM和EPMA等技术,研究了CeO2添加剂对其显微组织和抗热震性能的影响.研究结果表明当CeO2添加剂的质量分数小于9.0%时,涂层的抗热震性能随CeO2添加剂质量分数的增加而提高,当CeO2质量分数大于9.0%时,涂层的抗热震性能随其质量分数的增加而降低;ZrO2涂层的抗热震次数为46次,而ZrO2+9.0%CeO2涂层的抗热震次数为105次;ZrO2+9.0%CeO2涂层在热循环中形成网状微裂纹,不仅可以降低涂层中的应力,而且可以提高涂层开裂的临界温差,从而改善其抗热震性能.     

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.     

铁基激光熔敷层搭接与非搭接区摩擦性能

多层多道激光熔敷涂层的组织呈周期性变化规律,总体分为搭接区和非搭接区.为研究涂层中不同区域的摩擦磨损性能,该文采用线性往复摩擦试验,分别设定5和25N的压力,150和300 s的摩擦时长对铁基涂层的搭接区与非搭接区的摩擦磨损性能进行研究,并结合不同区域的组织和物相的分析,讨论了摩擦性能与组织之间的关系,及摩擦过程中组织...     

规则分布微凹坑对配流副泄漏量的影响

提出了一种织构化配流副泄漏量的新计算方法,研究了圆柱形微凹坑直径、深度和面积率对配流副泄漏量的影响,并进行了初步的机理分析.结果表明:随着微凹坑深度的增加,泄漏量随之减小;在相同的面积率下,较小直径的微凹坑具有较小的泄漏量;轴向柱塞泵配流副缸体的转动速度对泄漏量几乎没有影响;配流副工作压力与泄漏量成正比.计算结果可为选择符合配流副工况的圆柱形微凹坑几何参数提供指导.     

基于不同搭接率的激光熔覆温度场数值模拟研究

搭接率是优化激光熔覆质量的一个重要工艺变量,为探究温度场特征,利用ANSYS有限元分析软件对0、1/3、1/2搭接率条件下的激光熔覆模型展开数值模拟研究,求解温度场。分析结果表明:激光束的热辐射是熔池形成的主因;各搭接率条件下基材的等温轮廓线均呈近似"椭圆"形状,搭接率的调整会显著影响其温度分布区间,另外基材各区域会承受不同的温度载荷,如峰值温度、热循环周期等,增大搭接率会提升基材整体的温升幅值。     

激光重熔高速电弧喷涂FeNiCrAl涂层的组织与断裂韧性

采用激光技术对高速电弧喷涂FeNiCrAl涂层进行重熔处理.分析了重熔前后涂层的组织结构、物相成分、显微硬度与断裂韧性.结果表明:重熔后,喷涂层片层状堆叠结构与孔隙得到消除,组织结构变得均匀、致密,涂层与基体由机械结合变为冶金结合.喷涂层物相主要有α-Fe及金属间化合物AlFe₃,AlFe和Al_0.4Fe_0.6,重熔后,生成了新相Fe-Cr,［Fe, Ni］固溶体和碳化物NiC_○x.重熔后涂层的平均显微硬度为7.79GPa,约为基体硬度(2.5GPa)的3倍,约为喷涂层硬度(6.0GPa)的1.3倍.载荷为4.9,9.8N时,喷涂层的压痕尖头出现裂纹,涂层平均断裂韧性为1.20MPa·m^1/2,载荷为2.94~9.8N时,重熔后涂层的压痕尖头均没有观察到裂纹.     

感应重熔Ni60/铝青铜复合涂层的组织及性能

采用高频感应技术对超音速等离子喷涂的预制涂层进行感应重熔处理,采用OM、SEM、XRD、显微硬度计和销盘式摩擦磨损试验机对重熔前后涂层组织结构、显微硬度及摩擦磨损性能进行研究,研究了高频感应重熔对复合涂层组织结构及其性能影响.结果表明:经感应重熔处理后,结合界面形成了明显冶金结合,涂层组织结构显著细化,并在不同的区域具有不同的晶粒形态,界面附近区域取向生长特征明显.重熔前涂层硬度自内向外呈下降趋势,而重熔后涂层表现为自内向外略为增加趋势.相对于预制涂层来说,感应重熔处理后涂层摩擦系数增大,而耐磨性成倍提高.     

热浸镀铝球墨铸铁氩弧重熔工艺

为强化热浸镀铝层的耐磨性能,将球墨铸铁经780℃热浸镀铝后进行氩弧重熔处理,分析重熔工艺参数对重熔层性能的影响,利用扫描电镜对热浸镀铝层和氩弧重熔层组织进行了观察。结果表明:热浸镀铝层经氩弧重熔处理后,组织改善,由原来富铝层和扩散层转变为重熔层和过渡层。氩弧重熔工艺参数对重熔组织裂纹率、熔深、表面硬度影响较大,重熔电流增大或电弧扫描速度减小时,重熔层裂纹率下降,熔深增加,硬度升高。在重熔电流为70～120 A时,重熔层和过渡层硬度最高可达8.430和8.820 GPa。氩弧重熔处理能明显提高热浸镀铝层的显微硬度。     

搭接长度对套筒灌浆搭接接头反复拉压力学性能影响试验

为研究高应力反复拉压时搭接长度对套筒灌浆搭接接头（APC接头）力学性能的影响,进行了32个APC接头的单拉及高应力反复拉压试验。结果表明：经过高应力反复拉压,试件承载力有所提高,而钢筋与灌浆料间的裂缝进一步发展,试件延性变小;随着搭接长度的增加,试件残余变形u0（单拉）和u20（高应力反复拉压）均减小;在单拉及高应力反复拉压结束后再单拉时,极限荷载下套筒中部截面近钢筋侧纵向压应变、环向拉应变随着搭接长度的增大而减小;基于灰色关联理论得出接头含钢率与极限黏结强度相关性最大。最后,引入灌浆缺陷系数ω,提出极限黏结强度、临界搭接长度计算式。     

不同重熔处理对镍基自溶性粉末合金涂层构件疲劳性能的影响

为了研究重熔处理对构件疲劳性能的影响,以35#钢为基体,以镍基自熔性粉末合金为喷涂材料的热喷涂试样在电退火炉中进行3种不同时间的重熔处理后进行弯扭疲劳试验,应用扫描电子显微镜对不同试样的显微组织进行观察.结果表明:经不同重熔处理后涂层材料均在界面形成了明显的扩散层,涂层与基体的黏结强度高,使喷涂试样疲劳强度均高于基体试样;随着保温时间的延长,涂层中孔隙的大小及数量随之增多.同时,涂层中的Cr固化生成CrB和Cr7C3,导致整个涂层基体硬度降低.从而使裂纹优先在孔隙界面萌生,并沿较软基体扩展,最终使整个试样疲劳强度降低.     

暗梁式全预制板翼缘T型叠合梁抗弯性能

目的 研究暗梁式全预制板翼缘T型叠合梁(PTB)的抗弯力学性能。方法 采用ABAQUS建立试件模型与已有试验进行对比,验证模拟方法的准确性,分析了PTB与现浇T型梁(CTB)的力学性能。研究新旧混凝土之间摩擦系数、连接处后浇混凝土强度、纵向钢筋强度等参数对PTB抗弯力学性能的影响。结果 PTB与CTB抗弯承载力相差不大,最大相差不足9%;新旧混凝土之间摩擦系数、连接处后浇混凝土强度和纵向钢筋强度对其抗弯承载力几乎无影响;纵向钢筋直径对其抗弯承载力影响较小,最大相差不足5%;预制板搭接长度、抗剪箍筋截面面积、间距对其抗弯承载力影响相对较大,最小相差超过6%。结论 抗剪箍筋截面面积、抗剪箍筋间距和预制板搭接长度是影响PTB承载力的主要因素,随着抗剪箍筋截面面积增加、抗剪箍筋间距和预制板搭接长度减小,PTB承载力增大。     

激光标刻对GH4169合金疲劳性能的影响

激光标刻是航空制造领域中常用的标刻手段,为进一步加强航空工业中标刻工艺使用的规范性,提高飞机整体和关键零部件的可靠性,本文采用激光技术对GH4169合金进行标刻处理,研究了激光标刻后GH4169合金的高周疲劳性能和断裂机理。结果表明,激光标刻中值疲劳寿命为37×103 cyc,与未标刻试样相比,激光标刻处理后疲劳寿命下降了83%。激光标刻处理后,标刻处存在激光重熔层改变应力状态,缺口底端呈尖锐状,应力集中程度较高。与未标刻试样单一裂纹源相比,疲劳萌生区由多个裂纹源共同组成,扩展区初期阶段的疲劳条纹间距变大,多源裂纹在疲劳扩展区汇合后出现台阶状和脊状形态,共同作用下导致激光标刻处理后GH4169合金疲劳寿命大幅降低。     

织构化表面固体润滑性能试验

采用激光表面织构技术,在45#钢试样表面加工微凹坑形貌,将固体润滑剂MoS2压填至微凹坑内,利用UMT-2型多功能摩擦磨损试验机,考察其在不同载荷条件下,不同间距微凹坑试样的摩擦磨损特性,并通过扫描电镜与能量色散谱仪对磨损表面进行测试分析.结果表明:集成运用激光微织构技术与固体润滑技术,能有效提高表面润滑性能;与未织构光滑试样相比,激光表面织构试样摩擦系数显著降低;一定范围内,随着织构密度增加,表面摩擦系数减小,耐磨、抗擦伤性能明显提高,较佳的织构面积占有率为19.6%~30.0%;微凹坑中预埋的固体润滑剂在摩擦过程中能有效涂覆到试样接触表面,形成稳定可靠的固体润滑膜.     

Ti6Al4V钛合金脉冲激光抛光微裂纹产生机理与尺寸特征研究

为研究脉冲激光抛光过程中微裂纹产生机理及抛光主要参数对微裂纹尺寸特征的影响规律,建立了脉冲激光抛光温度场与应力场的有限元计算模型。在有限元模型建立过程中,采用温度场与应力场的顺序耦合方式,考虑了相变潜热和随温度显著变化的材料参数,得到了温度场与应力场在时间上和空间上的变化规律。通过温度场、应力场以及Ti6Al4V钛合金的凝固过程分析,揭示了Ti6Al4V钛合金激光抛光过程中微裂纹产生机理与尺寸特征规律。通过脉冲激光抛光实验验证有限元计算模型的有效性,结果表明:Ti6Al4V钛合金激光抛光微裂纹产生于Ti6Al4V钛合金的凝固时刻,微裂纹的宽度决定于Ti6Al4V钛合金凝固时刻热应力引起的塑性变形,微裂纹的深度决定于Ti6Al4V钛合金激光抛光熔池深度;激光功率是微裂纹尺寸特征的主要影响因素,激光功率增大时微裂纹宽度及深度均显著增大;在脉冲激光抛光中可通过外加预热的方式减缓熔融态金属的冷却速度,以减小抛光后的表面裂纹,有效减小微裂纹尺寸特征。     

活塞环表面镀铬与激光微织构的复合工艺研究

为了从实际加工的角度探究表面镀铬工艺和激光微织构工艺经济有效的结合方式,以某单缸柴油机压缩环为研究对象,结合镀铬和激光微织构两种表面加工工艺的特点,通过系列工艺试验确定合理的加工顺序和加工参数。结果表明:先表面镀铬后激光加工的工艺顺序更为合理;当激光脉冲频率为1 600 Hz、单脉冲能量达到0.4 m J时能够在硬铬涂层表面加工出凹坑;选取合理的激光加工参数后,活塞环外圆面能够形成直径为21.43~89.49μm,深度为2.42~11.98μm的圆形凹坑;在合适的脉冲能量和脉冲次数条件下,凹坑直径仅与单脉冲能量有关,凹坑深度只由脉冲次数决定。研究结果为探索在活塞环上应用复合表面加工技术的可行性提供了参考,也为表面织构从理论成果拓展到实际应用奠定了基础。