定向凝固镍基高温合金表面微弧火花外延沉积MCrAlY涂层

在分析微弧火花沉积工艺产生的单熔体快速凝固过程的基础上,提出将微弧火花沉积用于制备具有定向凝固特征的防护涂层.结果表明:采用微弧火花沉积可在定向凝固高温合金表面获得超细的胞状柱晶结构、外延生长的MCrAlY涂层.与激光外延生长涂层相比,微弧火花外延涂层能够保持完全的柱状晶结构,而激光外延涂层表层通常会形成等轴晶层;另外,在组织均匀性、组织粗细、界面熔合区大小等方面微弧火花涂层具有明显的优势.     

SCH13钢表面激光熔覆CoNiCrAlY合金

采用2kWCO2激光器在SCH13钢表面激光熔覆CoNiCrAlY合金,选择最佳的工艺参数进行激光熔覆处理,可获得性能优良的熔覆层组织.利用扫描电子显微镜及能谱仪、X射线衍射仪、显微硬度计、磨损试验机对激光熔覆层的微观组织形貌、结构及成分、显微硬度和磨损性能进行了系统分析研究.结果表明,CoNiCrAlY合金激光熔覆层与SCH13钢基体存在良好的冶金结合,熔覆层组织细密,无裂纹,稀释率较低,界面处成分均匀平滑过渡;熔覆层主要由γ-Co,FeCr0.29Ni0.16C0.06,FeNi,CoCx及Cr23C6组成;熔覆层平均显微硬度较基体提高3倍以上,其相对耐磨性较基体提高了3.42倍.     

45钢表面高能微弧火花数控化沉积AlCoCrFeNi高熵合金

采用参数化等间距点焊式沉积策略,以高能微弧火花数控化沉积工艺在45钢上制备出了AlCoCrFeNi高熵合金多层涂层.通过SEM和XRD研究了AlCoCrFeNi高熵合金涂层表面形貌及相组成.以层数为变量,研究了电极长度消耗规律和电极/工件质量过渡规律,并通过Bézier曲线拟合出电极长度消耗曲线、阳极质量损失曲线、和阴极质量增加曲线.电极长度消耗规律和质量过渡规律为实现多层连续不间断沉积和涂层显微结构的精确控制奠定基础.高能微弧火花数控化沉积工艺为功能涂层的制备提供了新方法.     

铁基高温合金表面微弧火花渗碳

采用3H—ES型金属表面强化修复机对航空发动机GH2696铁基高温合金密封环件外侧面进行渗碳处理，用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)与电子探针(EPM)等测试分析表明，渗碳层深度约为20μm，由γ-Fe基体、TiC、Cr7C3以及石墨等组成。表明在高功率高频率微弧火花放电作用下可以对铁基高温合金进行表面渗碳强化处理；渗碳层具有快速熔凝和碳扩散相变双重组织特征。与国外进口的同类试样进行了对比分析。耐磨性实验结果表明，合金渗碳后耐磨性显著提高。     

微弧火花沉积制备不锈钢柱状微结构表面

目的探索新型表面微结构的制备方法。方法采用微弧火花沉积工艺在304不锈钢基体表面,制备出了奇特的"柱状"微结构表面,并使用扫描电镜、光学显微镜、硬度计等对该微柱体的表面形貌、截面特征和显微硬度等进行了初步分析。结果微柱体呈近似有规律的分立状分布,微柱体间距约为0.8~1.2 mm,直径约为300~500μm。微柱体为堆叠状生长,有典型的分层特征,微柱体之间存在生长中的竞争性行为。从微柱体截面来看,单个脉冲沉积薄层的典型厚度大约为15~20μm,微柱体中单个沉积子薄层一般呈中间厚、两侧薄的类透镜状形态。微柱体的平均硬度约为320HV左右,略低于结合界面附近的基体硬度(~340HV)。结论微弧火花沉积的单点、高频率的技术特性是形成此类表面的重要因素,放电沉积中的竞争性机制是导致微柱体成形的直接原因。     

高能微弧火花作用下Al-Nd合金在AZ31镁合金表面沉积行为

使用高能微弧火花合金化技术在AZ31镁合金上用Al-Nd电极进行了合金化.研究了不同参数对合金化过程的影响以及合金化参数对电极材料的蚀除速率、质量转移规律的影响,并对电极和基材质量的变化进行了表征.结果表明,阳极和阴极的质量变化取决于工艺参数.不同参数下获得的沉积点具有相似的形貌特征,只是在尺寸上存在差别.合金化过程中同时存在电极材料向基材的转移和基材向电极材料的迁移过程.     

Zr-Nb合金的微弧阳极氧化表面改性

利用微弧氧化技术，以NaOH为电解液，对Zr-Nb合金进行表面处理，以改善其抗溶液腐蚀性能。利用SEM观察到Zr-Nb合金微弧氧化膜厚约8μm，膜层为一连续整体，厚度均匀，与基体结合牢固。X射线衍射分析表明，微弧氧化膜主要由四方和单斜相的二氧化锆组成。通过电化学极化曲线测量，对Zr-Nb合金微弧氧化膜的抗腐蚀性能进行了评价，结果表明，氧化膜抗腐蚀性能比基体提高显著。     

高Al、Ti含量镍基高温合金激光、微弧火花表面熔焊处理研究进展及解决熔焊裂纹的途径

Al、Ti是镍基高温合金主要沉淀强化元素,随着Al、Ti含量的增加,镍基高温合金γ'-Ni3(Al,Ti)相体积百分数增加,高温强度增加,但是热裂纹敏感性也随之增加,如何利用熔焊工艺实现高Al、Ti镍基高温合金材料的表面无损伤熔焊处理一直是高Al、Ti镍基高温合金叶片与热端部件制造与再制造面临的难题.文中从高温合金表面熔焊修复与强化问题出发,着重介绍了高温合金焊接冶金问题及焊接性改善途径、激光与微弧火花两种低热输入熔焊工艺在高温合金表面修复与强化领域的研究与应用进展.分析表明:高Al、Ti镍基高温合金表面熔焊处理的主要难题是其高的热裂纹敏感性,主要表现在焊接或焊后热处理过程中容易产生凝固裂纹、液化裂纹、应变时效裂纹,采用惰性气体保护、改变基体组织状态、使用低强度的合金焊料、降低热输入等措施可有效改善其焊接性;激光、微弧火花等低热输入焊接工艺在解决高Al、Ti镍基高温合金表面熔焊问题方面具有极大的潜力.     

超声波冲击法对微弧火花沉积涂层性能的影响

在相同条件、机制下制备微弧火花沉积试样,在超声波冲击处理前后,对试样采用拉伸试验、显微硬度检测、残余应力检测、X光检测、耐蚀性试验和显微组织观察等试验方法开展了对比分析,研究了超声波冲击处理对微弧火花沉积涂层性能的影响。结果表明,对微弧火花沉积涂层进行超声波冲击,能够减少层间孔隙、疏松、未熔合等缺陷,致密沉积涂层,提高沉积涂层抗拉强度,可有效改善沉积表面强化层的应力分布,使表面呈现压应力状态。选择耐腐蚀性能较强的沉积材料修复飞机零件表面局部损伤、腐蚀缺陷,并进行超声波冲击将能大大提高飞机零件抗腐蚀能力。     

激光熔覆-微弧火花沉积复合修复技术的研究

分别指出了激光熔覆技术和微弧火花沉积技术各自存在的主要问题,提出了激光熔覆-微弧火花沉积复合修复新技术的原理及应用.     

H13钢表面电火花沉积WC涂层

利用DZ-4000(Ⅲ)型电火花沉积/堆焊机,以WC为电极材料,采用氩气为保护气对H13钢基体进行了电火花表面强化.利用扫描电镜、能谱分析仪、X射线衍射仪和显微硬度计等对沉积层的成分、组织、硬度和表面粗糙度进行了研究.结果表明,利用电火花沉积工艺可获得组织均匀、致密,且与基体呈冶金结合的沉积层,沉积层平均厚度约60μm.沉积层主要由Fe3W3C、(CrFe)7C3和W2C等相组成.沉积层的平均显微硬度为1321.4 HV0.05,约为基体硬度的3倍.     

热作模具钢表面激光熔覆Stellite X-40钴基合金

利用2KWCO2连续激光在H13热作模具钢表面熔覆Steun X-40钴基合金,选择最佳的交互作用时间进行激光熔覆处理,可获得均匀细小的熔覆层组织。采用光学显微镜、扫描电子显微镜,X射线衍射仪、磨损试验机及动电位极化技术对熔覆层的组织结构、元素分布、磨损性能及电化学腐蚀性能进行了系统研究：结果表明,H13热作模具钢经激光熔覆SteuiteX-40钴基合金后,其抗磨损及腐蚀性能得到明显改善,经生产实际应用寿命考核,采用激光熔覆处理的H13钢模具,使用寿命提高3倍以上。     

Electro-spark epitaxial deposition of NiCoCrAlYTa alloy on directionally solidified nickel-based superalloy

An 8 mm-high NiCoCrAlYTa coating was epitaxially built-up on a directionally solidified (DS) Ni-based superalloy blade tip by electro-spark deposition.Epitaxial morphologies of the coating and its microstructural characteristics were investigated by means of SEM,XRD and TEM etc.It is observed that the fine column-like dendrites originated from the γ'-particles or γ'-clusters of the DS substrate and are un-continuously coarsened.The β-phase particles precipitate and grow eutectically with the γ-phase.The orientation of fine column dendrites depends on electro-spark deposition processing parameters and the microstructure can be characterized with superfine γ and β phases.     

Innovative antibacterial coating by anodic spark deposition

Silver containing coating can represent a solution to the recurring problem of biofilm formation on implant surfaces. In this study, the development of a titanium oxide coating containing silver particles is reported. The coating was obtained on medical grade Ti-6Al-4V alloy by anodic spark deposition in an aqueous electrolyte. Surface characterization revealed a high specific surface area with a succession of flat plateaus and depressions. Silver was present all over the coating surface as small particles of sizes below 200 nm. When immersed in a liquid medium, the coating released silver ions at a constant rate over more than 15 days. The coating was able to show a complete killing of gentamicin-resistant Staphylococcus epidermidis within the first 12 h after inoculation.     

保护气氛中残留氧对微弧火花沉积的影响

目的 探究微弧火花沉积过程中残留氧对沉积行为的影响。方法 在不同残留氧浓度的富Ar保护气氛下进行了单脉冲、多脉冲和2 min持续沉积实验,并使用扫描电子显微镜（SEM）、光学显微镜（OM）和显微硬度计等对所获沉积层特征进行分析。结果 保护气氛中残留氧为0.04%~0.06%时,沉积斑呈典型的放射状飞溅形貌,持续2 min沉积可获得局部最大厚度约140 μm的平坦状沉积层。而残留氧为0.4%~0.6%和1.4%~1.6%时（其他参数不变）,沉积斑表面平整,边缘无显著飞溅特征,2 min沉积试验后在基体上形成了大量新奇的微柱体/柱胚结构。质量转移规律研究表明,适当残留氧的存在能够提高质量转移效率。试验中当残留氧为0.4%~0.6%时,质量转移系数最高,可达约91%。显微硬度测试结果显示,涂层硬度约在290~330HV之间,略低于冷轧态基体的硬度（~356HV）。结论 富Ar气氛中残留的微量高活性元素氧对熔池表面张力温度梯度系数有较大影响,适当残留氧的存在可使沉积斑形态从泼溅状向聚集状转变,最终导致了沉积表面微柱体/柱胚结构的出现。     

Microstructures and properties of Co-based alloy coatings prepared on surface of H13 steel

The Co-based alloy coatings had been prepared by laser cladding and vacuum fusion sintering. Microstructures of the coatings were investigated and the performance of thermal cycling was also tested using scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD). The results show that the coatings and substrates combine well. The main phase compositions of laser cladding coating are γ-Co, Cr23C6 and Ni2.9Cr0.7Fe0.36, while vacuum fusion sintering coating consists of Co, Cr7C3 , and Ni2.9Cr0.7Fe0.36. After thermal cycling, the minimum hot cracking width of laser cladding coating is 14 μm; moreover, laser cladding coating maintains high hardness and hot-cracking susceptibility. Those are beneficial to high temperature wear resistance of hot work dies.