宽带激光熔覆非晶合金涂层界面组织结构

目的提高材料的表面性能和开拓非晶涂层的应用。方法将Fe-Cr-Si-P非晶态合金粉末预涂覆于304L不锈钢基材表面,采用宽带激光熔覆技术制备非晶涂层。通过光学显微镜和扫描电镜分析涂层的微观组织结构和界面组织特征。采用FLUENT软件建立宽带激光熔覆的流场模型,并模拟激光熔池内的流场分布。结果涂层组织具有明显的分层结构,涂层界面区为平面晶和外延树枝晶,涂层中部区域为大面积非晶区,涂层表面为等轴树枝晶,且界面外延生长层的高度随激光扫描速度的增大而减小。激光熔池的流动为对流机制,熔体流动速度在熔池中部出现了低谷,最大速度出现在熔池表面,在熔池下部流体也会出现一个速度峰值。峰值距熔池底端的距离随着扫描速度的增加而减小。结论宽带激光熔覆的Fe-Cr-Si-P涂层由非晶和树枝晶结晶相组成,涂层组织为分层结构。熔池底部峰值距熔池底端的距离随着扫描速度的增加而减小,且与外延生长层厚度的实测距离基本吻合。建立了激光工艺参数与外延生长层厚度的关系模型,为宽带激光熔覆大面积非晶涂层的可控制备提供了理论依据。     

激光熔覆Fe基非晶合金涂层裂纹分析

使用激光熔覆技术在304不锈钢基材表面熔覆铁基非晶合金涂层时产生了裂纹,通过对裂纹周围元素、硬度和裂纹易萌生处析出物的定性分析,研究了涂层裂纹成形机理。结果表明,涂层主要有α-Fe、α-Cr、碳化物(M₇C₃、M₅C₂)、硅化物(CrSi₂、FeSi)等物相。裂纹主要由热影响区较大的热应力以及C、Si元素偏析而成的高熔点及高硬度的碳硅化物造成,裂纹带附近组织较为疏松且存在较多的缝隙和孔隙,同时硬质相结合不牢固,使得裂纹带附近硬度相较于同一水平其他无缺陷处的要低。     

ZL111 Al合金激光熔覆中的非晶组织及其半定量测定

利用5kWCO2激光器激光熔覆Al合金表面的Ni－Cr－Al涂层,SEM与TEM分析结果表明,在激光熔覆层中的非晶组织呈空间扭曲薄片或杉叶状,它们分别存在于熔覆层颗粒间白色网状组织与颗粒中,利用差热分析（DTA）半定量测定熔覆层中的非晶含量,功率密度,扫描速度对非晶含量有较大的影响     

激光熔覆FeCoNiCrAl高熵合金的组织与性能

采用额定功率为3 kW的Nd:YAG固体激光器在45钢表面激光熔覆制备了FeCoNiCrAl高熵合金,通过光学显微镜(OM)、扫描电镜、显微硬度计和电化学工作站等研究了试样的组织、成分、硬度和耐腐蚀性能。结果表明:由于激光能量空间的非均匀分布及熔池与基体之间换热等的非均匀性,激光熔覆高熵合金与基体的交界面为波浪形;由于过冷度的差异,在熔覆区域靠近中心的组织为等轴晶,熔覆层与基体交界的组织为柱状枝晶;由于激光熔覆过程的快速加热和冷却综合影响,完全相变区组织为马氏体与残留奥氏体;由于激光熔覆晶粒细化和Al元素引起的晶格畸变等综合影响,熔覆区域硬度是基体的2～3倍。     

激光熔覆AlCoCrFeNiSix高熵合金涂层的微观组织及耐蚀性能

利用激光熔覆技术在AISI 304不锈钢表面制备了AlCoCrFeNiSix（x=0.1,0.2,0.3,0.4,0.5）高熵合金涂层。采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析仪（EDS）、透射电子显微镜（TEM）、维氏硬度计和电化学工作站等,分析了Si元素对AlCoCrFeNiSix高熵合金涂层微观组织和性能的影响。结果表明：AlCoCrFeNiSix高熵合金涂层由体心立方（BCC）固溶体晶粒构成。随着Si元素含量的增加,Si元素置换固溶使晶格收缩,晶粒逐步细化,纳米尺度球状AlNi相在晶粒内脱溶,少量的Cr23C6碳化物沿晶界析出。微观组织的演化导致涂层的显微硬度升高,最大硬度达到848.1 HV0.3。AlCoCrFeNiSix高熵合金涂层的热力学腐蚀倾向和均匀腐蚀速率均低于基材AISI 304不锈钢。Si元素的掺杂提高了钝化膜的修复能力和稳定性,使腐蚀机制从自催化发展的点蚀转变为晶间腐蚀。     

激光熔覆镍基合金涂层组织结构研究

采用扫描是镜、Ｘ射线衍仪及高分辨透射电镜，研究了激光熔覆Ｎｉ、Ｃｒ、Ｂ、Ｓｉ高温合金涂层的组织结构，结果表明，得到的熔覆层为细化的树枝晶，由γ相与硼化物等的多元共晶组成。Ｘ射线分析测得平均点阵常数为３．５７２人。界面与基材形成稀释度很低的冶金结合。同时分别给出γ基体相「０１３」晶带和硼化物「０１０」晶带的电子射谱，以及界面高分辨象。     

激光熔覆纳米贝氏体涂层的组织与性能

采用高功率CO2激光熔覆铁基合金粉末,获得了无裂纹、稀释率低、成形良好的熔覆涂层。利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)对熔覆层的显微组织进行了观察与分析,通过硬度测试与拉伸试验考察了涂层的力学性能。结果显示:熔覆层为纳米贝氏体与残余奥氏体的复合组织,均匀分布的贝氏体铁素体板条厚度为50～80 nm,贝氏体板条间为厚度10～30 nm更为细小的残余奥氏体薄膜;熔覆层平均硬度为610 HV,熔覆涂层的抗拉强度为1 280 MPa,延伸率为6.41%,拉伸断口形貌为韧窝断口。     

TiAl合金激光熔覆金属硅化物复合材料涂层组织研究

利用预涂NiCr-Si复合粉末对TiAl合金进行激光熔覆处理，分析了涂层的显微组织及其形成机理，并讨论了显微组织与预涂合金粉末成分的关系。结果表明：涂层的显微组织由初生块状Ti5Si3相及点状γ-NiCrAl／TiSi共晶组织组成，随着预涂合金粉末中Si含量的增加，涂层中初生Ti5Si3块状相的体积分数增大，显微硬度提高，涂层与基体之间为良好的冶金结合。     

激光熔覆铁基大厚度非晶合金表层的研究

利用激光熔覆制备了大厚度铁基非晶合金表层,非晶层厚度为0．74mm,表征非晶合金过冷液相区的△T（非晶转变温度及晶化温度之差）为67K。XRD、TEM与DSC分析表明表层为单相非晶。分析了非晶形成机制。     

激光熔覆Ni基非晶复合涂层组织结构及性能研究

在45钢基体表面预涂覆Ni42Zr30Ta28合金粉末,采用DL-HL-T5000B型无氦横流CO2激光器进行激光熔覆制备非晶复合涂层。利用X射线衍射仪、金相显微镜对熔覆层进行微观组织分析,同时进行了硬度及摩擦性能测试。结果表明:熔覆层组织主要由金属间化合物(Fe7Ta3,Ni7Zr2,FeNi3,Ni3Ta等)、非晶相及纳米晶组成。当功率为3.3 kW时,熔覆层硬度达到最高,为2 954.3HK;磨损率最小,为0.571 mg/mm2。     

激光熔覆Ni_(59.35)Nb_(34.45)Sn_(6.2)非晶复合涂层组织与性能研究

为了达到研究预置激光熔覆可以在45钢上制备Ni基非晶合金涂层的目的,采用非晶形成能力三判据原则及非晶成分团簇线定律法则,选择了采用常规非晶合金制备方法中具有极大玻璃形成能力(GAT)的Ni_(59.35)Nb_(34.45)Sn_(6.2)合金粉末,在保护气氛下,制备非晶涂层,并对不同输出功率下得到的涂层进行微观组织和结构表征及性能测试.结果表明:激光熔覆Ni_(59.35)Nb_(34.45)Sn_(6.2)涂层中除含有非晶相外还含有Nb_3Sn、Nb_2Ni、Ni_3Sn_2及Ni和Sn的氧化物相.当激光功率为3300 W时,熔覆层表层显微硬度值最大为1638.1 HK;涂层由于非晶相的存在耐蚀性有明显提高,在该功率下致盹电流密度和维钝电流密度都达到最小,分别为1.3537 mA/cm~2和0.2652 mA/cm~2.     

激光熔覆Ni2Si／Ni3Si2金属硅化物合金涂层显微组织与耐蚀性

以Ni76Si24（质量百分数）合金粉末为原料，利用激光熔覆技术在A3钢表面制得了组织由条件Ni2Si初生相及少量Ni2Si/Ni3Si2共晶组成的新型金属硅化物合金涂层，分析涂层显微组织并测定其在0．5mol/1 H2SO4水溶液及不同浓度NaCl水溶液中的阳极极化曲线，结果表明激光熔覆Ni2Si/Ni3Si2金属硅化物合金涂层表面平整，组织细小，与基体为完全冶金结合，同时由于涂层的组织组成相Ni3Si2本身均具有极好的耐蚀性并具有快速凝固细小均匀的显微组织，该激光熔覆Ni2Si/Ni3Si2金属硅化物合金涂层在0．5mol/l H2SO4及3．5％NaCl水溶液中均具有优良的耐蚀性能。     

Microstructure and Wear Resistance of Laser Clad Cobalt- based Composite Coating on TA15 Surface

利用横流CO2激光器在TA15钛合金表面通过优化的激光熔覆工艺制备出原位自生的多种颗粒增强钴基复合涂层,以增强表面的耐磨性和硬度。利用X射线衍射(XRD)、金相、扫描电镜(SEM)、硬度测试机和磨损试验机等方法对熔覆层进行分析。结果表明,熔覆层的显微结构主要由γ-Co、α-Ti固溶体和弥散分布的原位自生TiB2,、Cr5Si3,、TiC、WB、SiC、Co3Ti、NiC颗粒组成,这些多种颗粒增强相弥散分布在细小的树枝晶组织之间。熔覆层的显微硬度比基体提高很多,HV达到10000 MPa左右,约为基体硬度的3倍。与钛合金相比,熔覆层的耐磨性也有显著提高,其磨损率约为钛合金的1/12。熔覆层的磨损机理具有粘着磨损和磨粒磨损的混合特征。     

激光熔敷Ti5Si3／NiTi金属间化合物复合材料涂层组织与耐磨性

以Ti14Si6Ni80合金粉末为原料，利用激光熔敷技术在BT9钛合金表面制得以金属硅化物Ti5Si3为增强相、以金属间化合物NiTi为基体的快速凝固金属间化合物复合材料涂层，分析了该涂层的显微组织，在室温干滑动磨损条件下测试了其耐磨性。研究结果表明，涂层硬度高、组织致密、与基材之间为完全冶金结合，在干滑动磨损试验条件下具有较好的耐磨性。涂层具有优异耐磨性的主要原因是作为耐磨增强相的金属硅化物Ti5Si3具有高硬高耐磨的特性，在涂层中起到了抗磨骨干作用，同时作为涂层基体的金属间化合物NiTi由于具有极强的原子结合键及应力诱发马氏体相变特性，本身具有优异的耐磨性，在摩擦过程中对耐磨增强相Ti5Si3起到了强力支撑作用。     

钛合金表面激光熔覆Metco45C涂层的组织研究

对钛合金表面激光熔覆Metco45C涂层的组织进行了研究。结果表明，激光熔覆区在微观结构上分为熔覆层、熔化区和热影响区。熔覆层组织为细的枝晶状组织；熔化区为树枝状和颗粒状组织。钛合金表面激光熔覆Metco45C可以实现涂层与基体之间良好的冶金结合。     

激光宽带熔覆碳化钨/钴基合金的组织与性能

利用积分镜对激光束进行整形获得宽带激光束,进行宽带激光熔覆获得无裂纹WC/钴基合金层.对激光熔覆层用扫描电境(SEM)进行形貌观察,并进行能谱成分分析,用XRD进行合金物相表征.结果表明,熔覆层组织主要是由Co的过饱和固溶体、WC、W2C、CoCr、Cr7C3等相组成.W2C相的出现说明WC相发生了分解,WC等硬质相的存在导致熔覆层硬度的非均匀性.     

2Cr13钢表面激光熔覆Co基合金组织及其性能

采用横流连续波2kW CO2激光在2Cr13不锈钢表面进行激光熔覆处理,对熔履层的组织结构、磨损及高温和PbSO4盐热腐蚀性能进行了系统研究。试验结果表明,表面激光熔覆Co基合金后,其耐磨粒磨损性能、高温PbSO4盐热腐蚀性能均提高了2.5倍以上,熔覆层的热腐蚀机制是沿晶腐蚀及硫化-氧化循环进行造成的剥落型腐蚀破坏。