Experimental study of laser direct cladding of Zr02 coating on titanium substrate

采用激光同轴送粉工艺在钛基体上直接熔覆ZrO。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zrO：陶瓷结合区成分分布;利用XRD分析激光熔覆前后zroz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;ZrO。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ZrOz陶瓷后,单斜相（m相）衍射峰强度相对减弱．     

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.     

TC4表面激光熔覆硬质涂层的制备与分析

为解决TC4钛合金硬度低、耐磨性差等缺点，利用激光熔覆技术，采用4 kW大功率Laser4000半导体激光器，在TC4表面制备了以HfC、TaC和ZrC等比例三元陶瓷相（比例分别为0%、5%、10%、15%）为增强相的钛基硬质涂层。熔覆结束后对熔覆件进行切割、打磨、抛光和腐蚀制备金相试样，利用电子显微镜（EM）、扫描电镜（SEM）、EDS能谱仪、X射线衍射仪（XRD）等试验手段对不同材料组分的熔覆涂层进行了宏观形貌、微观组织和性能的对比分析；利用TH120A里氏硬度计测熔覆层的宏观硬度值，利用Qness型号维氏显微硬度计分析熔覆试样截面微观硬度变化规律。研究结果表明：三元陶瓷相的添加，使熔覆层与基材形成了良好的冶金结合，并且基材与熔覆层有着明显的平滑的分界线；熔覆层主要由α+β针状马氏体基体及析出的棒状和块状α相组成，其中添加质量分数为15%的三元陶瓷增强相的涂层熔覆层由块状晶组成，且晶粒最为粗大，添加质量分数为5%和10%的三元陶瓷增强相的涂层，棒状和块状的α相尺寸明显变小，晶粒明显被细化，组织更加均匀致密；熔覆层柱状和块状α相的主要成分为Ti以及微量的Al、Zr、Hf和V元素，涂层...     

激光区熔定向凝固Al2O3/YAG/ZrO2共晶自生复合陶瓷的显微组织与断裂韧性

采用激光区熔定向凝固技术制备Al2O3/YAG/ZrO2共晶自生复合陶瓷,研究其在超高温度梯度、不同激光工艺条件下的快速凝固组织特征及其相互影响,并对其力学性能以及增韧机制进行了分析. 研究结果表明:(1)激光区熔定向凝固Al2O3/YAG/ZrO2共晶由α-Al2O3、YAG以及ZrO2三相组成,不存在其他相以及相间晶团. 各相均匀连续分布,耦合生长,呈网状结构,是典型的快速凝固层片状非规则共晶组织. (2)在一定的激光功率密度下,共晶间距随扫描速度的增大急剧减小,最小间距仅为0.2～0.3 μm. (3)Y2O3在ZrO2中具有一定的固溶度,固溶程度不同时,ZrO2呈现不同的形貌. (4)定向凝固Al2O3/YAG/ZrO2共晶陶瓷的硬度高达18.67 Gpa,室温断裂韧性为8.0 Mpa·m1/2. 第三组元ZrO2的加入、相的小尺寸效应以及裂纹分叉是韧性增强的主要原因.     

激光熔覆NiCrAl-陶瓷涂层的显微组织研究

运用激光熔覆技术在40Cr钢表面制备了(TiO-2+B-2O-3+Al-2O-3+TiB-2)/NiCrAl金属陶瓷涂层,其中的TiB-2和Al-2O-3陶瓷颗粒在激光加工过程中原位反应生成;对熔覆层的组织、物相、元素分布和显微硬度分布特征进行了分析研究;熔覆层中的主相依次分别是γ|Ni,γ′,Al-2O-3和TiB-2,熔覆层的微观结构和硬度主要和激光处理参数和熔覆层化学组成有关［1～9］;陶瓷相的原位生成和加入,大大改善了熔覆层的硬度和覆层/基体界面的结合性能。     

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．     

镍基高温合金表面激光熔覆制备A12O3-TiO2陶瓷涂层

利用不同工艺辅助激光熔覆技术制备了Al2O3-TiO2陶瓷涂层,以判断激光熔覆制备陶瓷涂层的可行性.结果表明:利用激光熔覆技术直接制备陶瓷层存在一定难度,陶瓷层裂纹较大,存在剥落现象;采用基底预热辅助激光熔覆法制备的陶瓷层整体脱落,可行性较差;结合冷等静压与高频表面预热技术进行激光熔覆陶瓷层试验,制备的陶瓷层表面光滑平...     

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．     

稀士对铁合金喷熔层的成分、组织及各种耐磨性的影响

本文主要研究了稀土对铁基合金喷熔层不同层深的成分、组织结构及各种耐磨性的影响规律及作用机制。试验结果表明，稀土元素不但能细化喷熔层的基体组织，同时，随稀土含量的变化，硬质相的形貌、尺寸及分布规律均有所变化；并且能加速基材和喷熔层的扩散，导致喷熔层不同深处的成分也发生变化。因此，稀土对喷熔层耐磨性的影响是多方面的。     

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.     

自蔓延熔附成型陶瓷涂层的组织结构及性能分析

采用自蔓延熔附成型技术在普通碳素钢管内壁涂覆一层较为均匀致密的陶瓷层。对复合管的组织结构进行研究发现：陶瓷层呈枝晶结构特征，为复相结构，主晶相为α－Ａｌ２Ｏ３，还有ＦｅＡｌ２Ｏ４、ＺｒＳｉＯ４、ＺｒＯ２和Ｆｅ等相。陶瓷层其它相结构取 决于添加剂的种类。     

ZrO2增韧Al2O3复相陶瓷中氧化锆相分布的分形维数

研究了氧化锆增韧氧化铝复用相陶瓷中氧化锆相分布的分形维数随氧化锆含量，烧结温度，保温时间的变化规律，通过与该材料的力学性能比较，该变化规律不但反应了相分布特征，而且与力学性能的变化规律一致，提出了利用相分布的分形维数作为一个参数来定量分析相分布对力学性能的影响的可能性。     

掺La对PMN基陶瓷电致应变及其温度稳定性的影响

采用NaCl-KCl熔盐法制备了掺镧的PMN基陶瓷并研究镧掺杂对PMN基陶瓷的相结构、介电性能、电致伸缩性能及其温度稳定性的影响．实验结果表明，随着镧含量的增加，陶瓷的钙钛矿相含量、介电常数、纵向电致应变逐渐减小，但陶瓷的介电性能和电致应变的温度稳定性却得到了改善．分析了掺镧改善其温度稳定性的原因，是由于掺镧增加了A位、B位成分不均匀性所致。     

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.     

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。     

过量PbO和过量MgO对PMN-PT陶瓷相结构及显微结构的影响

采用NaCl-KCl熔盐法制备了单一钙钛矿相结构的0．8PMN－0.2PT陶瓷,并详细研究了添加过量PbO和过量MgO对0．8PMN－0．2PT陶瓷样品的相结构和显微结构的影响,结果表明,过量PbO和过量MgO都能抑制和消除焦绿石相,提高陶瓷的致生,而且过量MgO的效果更好。     

Ni基合金激光熔覆层裂纹机理研究

激光熔覆得到的Ni基合金熔覆层容易出现裂纹,这是导致Ni基合金熔覆层失败的主要因素.基于实验及微观检测分析,以Ni60熔覆层为研究对象,从组织和应力方面对激光熔覆过程中熔覆层裂纹的开裂及扩展机理进行了研究.综合熔覆层微观组织、物相以及断口形貌分析发现,熔覆层不同位置晶体组织差异显著,材料硬度与裂纹敏感性随硬质相分布的增加而升高,Ni60熔覆层的裂纹属于准解理的脆性断裂,裂纹萌生于熔覆层顶部,并沿硬质相向内部规律性扩展.根据热残余应力模型与Griffith脆性断裂强度模型建立了涂层开裂判据,并在此基础上提出相应的裂纹消除方法,改善了金属的性能.     

电脉冲作用下Al-5%Cu熔体内电场分布规律

采用数值模拟与实验验证相结合的方法,对电脉冲作用下Al-5%Cu熔体内电场分布规律进行了研究.结果表明:脉冲电场在熔体表层附近较强,随着熔体深度的增加,电场强度逐渐减弱;电极电阻率越小,电脉冲在熔体内部形成的电场强度越大,电极电阻率越大,电脉冲在熔体内部形成的电场强度越小;两电极间距越大,熔体内部电场强度越弱,越有利于电场强度的均匀分布;对于电极电阻率与熔体电阻率相近的情况下,电极插深对熔体内电场分布影响不大.     

电脉冲作用下A1—5％Cu熔体内电场分布规律

采用数值模拟与实验验证相结合的方法,对电脉冲作用下A1-5％Cu熔体内电场分布规律进行了研究。结果表明：脉冲电场在熔体表层附近较强,随着熔体深度的增加,电场强度逐渐减弱：电极电阻率越小,电脉冲在熔体内部形成的电场强度越大,电极电阻率越大,电脉冲在熔体内部形成的电场强度越小：两电极间距越大,熔体内部电场强度越弱,越有利于电场强度的均匀分布：对于电极电阻率与熔体电阻率相近的情况下,电极插深对熔体内电场分布影响不大。     

ZrO_(2p)/Ti-6Al-4V梯度热障复合材料层制备及组织性能

针对传统热障涂层陶瓷面层与金属基体结合强度较低的问题,提出ZrO_2颗粒增强金属基热障功能复合材料层结构,并采用激光熔注技术在Ti-6Al-4V基体表面实现制备.研究了复合材料层的物相组成及微观组织结构,测试了其热导率,结果表明:团聚ZrO_2颗粒在熔池中受到热应力作用与钛熔体的固溶分解作用,产生自外向内的离散行为;激光熔注的工艺特性导致复合材料层的不同区域出现明显的形貌特征差异,30~50μm ZrO_2颗粒体积分数沿深度方向梯度分布,1~3μm ZrO_(2-x)小颗粒在底部分布更为密集;复合材料层的有效热导率随着ZrO_2体积分数的增加而显著降低,最低降至3.4 W/(m·K).