激光-氩弧焊电弧复合热源表面熔覆工艺及成形特征

为研究激光-氩弧焊(TIG)电弧复合热源表面熔覆工艺对熔覆层成形特征的影响,建立了激光电弧复合热源表面熔覆试验系统,分别采用大光斑半导体激光热源、激光与TIG复合热源在Q235母材上进行了Ni60合金粉末单道熔覆工艺试验,分析了激光功率、TIG电流对熔覆层高宽比、稀释率、浸润角等成形特征的影响.结果表明:随着激光功率或TIG电流的增加,熔覆层的熔宽、稀释率呈增加趋势,熔覆层的高宽比、浸润角减小.在复合热源熔覆过程中,引入电弧可以显著降低熔覆所需激光功率,可在减小激光热冲击作用的同时降低生产成本;引入小电流TIG电弧,可以降低熔覆层边缘的温度梯度,改善熔覆过程中熔覆层的铺展效果.     

921A钢激光熔覆的工艺参数研究

根据激光熔覆的主要影响因素,用实验的方法,通过宏观和微观的分析,探究了WC添加量、激光功率、预置粉末厚度和扫描速度对在921A钢基体上制备Fe基WC复合粉末熔覆层的影响。实验结果表明WC20%添加量、激光功率5 500 W、预置粉末厚度1.5 mm和扫描速度8 mm/s是激光熔覆制备Fe基WC复合粉末涂层的较优工艺。这一结果对921A潜艇钢表面激光改性的工艺参数优化具有重要的参考意义。     

激光熔覆-激光气体氮化方法制取TiCN-TiN复合熔覆层

采用500W YAG脉冲激光作为辐射源,TiCN粉末为熔覆材料,高纯N2气作为氮化元素和保护气体,利用激光熔覆-激光气体氮化(LC-LGN)方法,在钛合金(Ti-6Al-4V)表面制备了以TiCN和TiN为主的复合熔覆层.研究了激光工艺参数对TiCN-TiN复合熔覆层成分的影响.对熔覆样品进行了XRD物相分析和显微硬度测试.结果表明:在激光功率和脉冲宽度一定的条件下,脉冲频率、扫描速度是影响TiCN-TiN复合层形成的主要因素.合适的工艺参数组合为:脉冲频率为15 Hz,脉宽为3.0 ms,扫描速度为2.0 mm/s.扫描速度小于2.0 mm/s时,熔覆过程中氧化现象严重,而高于2.0 mm/...     

激光-感应复合熔覆金属陶瓷涂层技术

阐述了国内外激光熔覆金属陶瓷涂层的研究进展,指出了其存在的主要问题,并提出了激光-感应复合熔覆的新方法。该技术与单纯激光熔覆技术相比,激光-感应复合熔覆金属陶瓷层技术的效率可以提高约1～4倍,并获得大面积无裂纹的金属陶瓷层,此技术可以很大程度上促进激光熔覆金属陶瓷涂层的工业化应用。     

表面损伤叶轮激光增材再制造研究

为了实现表面损伤叶轮的再制造,提出了叶轮激光熔覆增材再制造流程,并利用激光熔覆技术在叶轮材料试样表面进行Fe基粉末熔覆实验;叶轮再制造流程主要包括设备拆解、清洗、检测、再制造加工、零件测试、装配、喷涂包装等;激光熔覆实验表明粉末与基体产生了良好的冶金结合,组织致密且无未熔化粉末颗粒,熔覆层硬度达到625.7 HV,约为基体材料硬度的1.57倍,屈服强度为641 MPa;激光熔覆再制造叶轮经着色探伤检测和工业CT检测等显示再制造熔覆区域无裂纹、气孔等质量问题,采用去重式平衡,动不平衡量小于标准值750 g.mm,叶轮安装调试一次成功,各项指标满足要求。     

铝青铜表面激光熔覆镍基合金温度场的数值模拟

以铝青铜为基材、铜镍合金为熔覆粉末,采用压粉方式实现激光熔覆加工.对此过程建立二维温度场数值模型,考虑温度变化对铝青铜热物理参数的影响以及表面对流换热、内部结晶潜热等因素,用C++语言编写激光熔覆过程中温度场模型的计算程序.结果表明,激光熔覆加工过程中的温度场变化是由非稳态到达稳态的过程,激光光斑附近温度梯度较大,远离光斑处温度梯度较小.由温度场分布图得知,为优化加工质量,满足熔覆要求,试验应采用由高到低的功率进行熔覆.     

碳化物/Ni基合金复合涂层激光熔覆工艺优化

用粉末预置法研究了激光熔覆Ｎｉ基合金涂层以及３０％（ｖｏｌ）ＴｉＣ、ＷＣ和ＳｉＣ颗粒分别增强Ｎｉ基合金复合涂层的工艺优化方法．熔覆工艺效果可根据涂层稀释率和表观质量来评价,考虑熔覆工艺的宽容性和涂层凝固组织的细化程度,每类涂层都存在一个最佳功率密度范围．     

Y_2O_3对Q235钢表面激光熔覆Ni基合金的影响

采用激光熔覆技术 ,在Q2 35低碳钢基体表面进行了Ni基合金添加Y2 O3的熔覆试验。通过对激光工艺参数及合金粉末比例的优选 ,可以得到较理想的熔覆层。对熔覆的合金化层进行了表面显微硬度和电化学腐蚀测试以及金相组织和X衍射物相分析 ,结果表明Y2 O3对Q2 35钢表面激光熔覆Ni基合金有减少裂纹的作用 ,但显微硬度与耐蚀性能有所下降     

Y2O3对Q235钢表面激光熔覆Ni基合金的影响

采用激光熔覆技术,在Q235低碳钢基体表面进行了Ni基合金添加Y2O3的熔覆试验,通过对激光工艺参数及合金粉末比例的优选,可以得到较理想的熔覆层,对熔覆的合金化层进行了表面显微硬度和电化学腐蚀测试以及金相组织和X省射物相分析,结果表明Y2O3对Q235风表面激光熔覆Ni基合金有减少裂纹的作用,但显微硬度与耐蚀性能有所下降。     

Z轴离焦量对激光熔覆成形的影响

为了深入探究Z轴离焦量对激光熔覆成形的影响,综合考虑Z轴离焦量导致的熔池粉末利用率、激光能量密度等因素对熔覆成形的影响,通过改变激光功率、扫描速度、气流量、离焦量4个因素进行L_(16)(4~4)正交试验,以及Z轴离焦量变化的单因素试验,揭示激光功率、扫描速度、气流量、离焦量4个因素对熔覆成形的耦合作用规律.正交试验结果表明,离焦量、激光功率、扫描速度、气流量在激光熔覆成形中都扮演着重要角色,对熔覆效率的因素影响主次为:激光功率气流量离焦量扫描速度.Z轴离焦量单因素试验结果表明:激光熔覆过程需要一定的离焦量才能获得最佳熔覆质量;当离焦量为5mm时,熔覆层的高度最高;当离焦量小于或大于5mm时,熔覆层高度降低;当Z轴离焦量逐渐增加时,粉末利用率先逐渐增加再逐渐减少.     

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。     

环形激光熔覆工艺参数对显微组织的影响

目前激光熔覆快速成形技术普遍采用圆形、矩形或者线形光斑对熔覆粉末熔化并快速凝固,光斑和粉斑的耦合稳定性比较差。分析环形激光熔覆新工艺中工艺参数对成形零件显微组织的影响,不同工艺参数与熔覆层质量的关系,合理选择实验所得的工艺参数。     

碳纳米管对Ni60合金激光熔覆层的耐磨性影响

采用激光熔覆技术,在45#钢表面进行了镍基合金粉末添加碳纳米管的熔覆试验,对熔覆层横截面进行了硬度测试和显微组织分析,对熔覆层表面进行了X射线衍射物相分析和摩擦磨损试验.结果表明,碳纳米管能够提高镍基合金激光熔覆层的硬度和耐磨性能,当碳纳米管的质量分数为0.4%时,镍基合金激光熔覆层的耐磨性能最好.     

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。     

稀土在激光熔覆金属陶瓷复合层中的行为

采用C02横流激光器在低碳钢基体表面熔覆含稀土氧化物La2O3的镍基TiC金属陶瓷复合层；研究了不同含量的La2O3对激光熔覆镍基金属陶瓷复合层组织及性能的影响。结果表明，加入适量的稀土氧化物La2O3，可有效地改善激光熔覆复合层的显微组织，减少复合层中的裂纹、孔洞、夹杂；加速复合层中TiC颗粒的溶解和改善TiC颗粒的形状变化，且使熔覆复合层的耐磨性和耐蚀性明显提高。     

铝合金激光熔覆

采用大功率激光在铸铝合金的表面熔覆镍基合金粉末,熔覆材料是Ｎｉ６０,Ａｌ包Ｎｉ和Ｎｉ包Ａｌ粉末,基体是ＺＬ１０８。通过研究选出最佳工艺参数范围,对熔覆层进行了宏观和显微组织观察及性能测试。结果表明,Ｎｉ６０熔覆层具有良好的耐磨性和使用性。     

抽油机光杆激光熔覆表面耐磨损性能研究

以抽油机光杆常用20CrMo钢为基体材料,选择Co基、Ni基和Fe基合金粉末为熔覆材料,使用HGL 9450-000型5 kW横流CO2激光器,采用同步送粉方式进行激光熔覆加工,获得了组织致密无宏观缺陷的激光熔覆层.利用硬度计和MPX-2000型盘销式摩擦磨损试验机对20CrMo钢及三种自熔合金涂层试样进行耐磨损性能研究.     

TiC质量分数对激光熔覆WC/Co复合涂层显微组织及性能的影响

利用激光熔覆技术,在H13基体上熔覆WC-TiC/Co复合涂层,采用SEM和EDS的等分析手段,分析了熔覆层截面微观组织.结果表明:TiC的加入,有效地改善了WC/Co复合涂层因熔覆粉末熔化不充分而导致熔覆层不连续的缺陷.熔覆层中强化粒子的质量分数随TiC的加入量而改变,当w(TiC)=10%时,熔覆层中有少量的硬质颗粒加入,强化作用不明显;当w(TiC)=20%时,熔覆层中增强颗粒数量增多,且硬质相从表层到结合区均匀分布,起到很好的强化作用;当w(TiC)=30%时,分散性差,熔覆颗粒团聚.熔覆层显微硬度值明显高于基体.     

厚层激光熔覆层裂纹控制的综合实验研究与理论分析

采用5kW横流CWCO2激光器,对不同基体材料的核阀与石化高参数阀门密封面进行激光熔覆,所用合金粉为CoCrWB与NiCrFeBSi合金粉末.在研究解决了厚层单道熔覆裂纹问题基础上,得到了厚2～3.5mm,表面平整、无质量缺陷的激光熔覆层.结合激光熔覆阀门零件的试验研究,分析探讨了影响熔覆层,特别是厚层熔覆层裂纹形成的各种因素及其综合影响,提出了关于建立判断熔覆层裂纹形成的应力判据模型的思路.     

粉末送给率对激光熔覆层组织及性能的影响

在大量实验基础上，研究了激光熔覆过程对熔覆层组织和性能的影响。实验结果表明，随粉末送给率的增加，熔覆层厚度增加，熔覆层组织细化，熔覆层的硬度变化不大。