镍合金激光熔覆层的组织结构分析

研究了镍-铬-硼-硅合金激光熔覆涂层的组织与相结构；测试了熔覆层的显微硬度，分析了激光熔覆层中的择尤取向问题，探讨了激光功率、熔覆道次对组织的影响。结果表明：激光熔覆层显微硬度值为400-500HV；熔覆层组织由枝状晶与等轴晶组成，其主要相结构是γ-Ni；不同激光功率下熔覆层存在不同程度的择尤取向，单层多道激光熔覆使择尤取向有所减弱。     

激光功率对熔覆Ni基涂层性能的影响

为提高45号钢表面硬度和耐磨性,可以在45号钢的表面采用激光熔覆技术熔覆合金涂层提高其表面性能。镍基合金熔覆层硬度高、耐磨、抗腐蚀、抗弯曲、可以在极端环境下具有稳定的性能,但在激光熔覆层中易产生裂纹。为改善45钢表面性能,在相同的扫描速率下采用不同功率在其表面激光熔覆制备了Ni基(Ni60)复合涂层,对不同激光功率熔覆层的性能检测使用金相显微镜、显微硬度仪、扫描电镜。结果表明:随着激光功率的增加,表面粗糙度变大,熔覆层的宽度、高度、基材的熔化深度都有一定程度的增大,裂纹出现趋势减小。在45号钢上熔覆Ni60合金粉末可以提高基材表面显微硬度,熔覆层显微硬度高出基材显微硬度约700HV,激光熔覆技术在一定范围内可以实现对基材的表面硬化。     

FV520B激光熔覆FeCr合金的性能分析

FV520B是离心式压缩机叶轮的常用材料,叶轮服役过程中经常出现磨损、腐蚀等损伤形式。为了实现对损伤叶轮的再制造,在FV520B板材上激光熔覆Fe Cr合金粉末,并对激光熔覆层和FV520B基体进行了显微硬度实验测试、微观组织观察、耐腐蚀试验和抗摩擦磨损实验来分析激光熔覆前后材料的性能变化。实验结果表明:激光熔覆层的显微组织比FV520B基体更加均匀、致密,因此显微硬度更高。激光熔覆层和FV520B基体的显微硬度分别为620.37HV和366.6HV,激光熔覆层比FV520B基体硬度平均高1.7倍;通过极化曲线分析测得了激光熔覆层和FV520B基体的Tafel曲线,并用Tafel曲线外推法测试了熔覆层和基体的腐蚀速度;激光熔覆层的硬度比基体要高,在摩擦磨损试验中达到稳定磨合期的时间比FV520B基体要长且稳定摩擦因数比基体要高,熔覆层和基体的稳定摩擦系数分别为0.78和0.65。     

激光熔覆Fe/(Ti,W)C复合材料的研究

采用CO2激光加工成套设备在45#钢板表面熔覆Fe基涂层和Fe/(Ti,W)C金属陶瓷复合涂层。研究了加入(Ti,W)C对涂层相结构、组织、显微硬度及耐磨性的影响。结果表明,Fe基熔覆层主要组成相为马氏体相,显微组织主要由均匀细小的树枝晶组成;而Fe/(Ti,W)C复合涂层主要由马氏体和(Ti,W)C两种相组成,显微组织主要为花瓣状组织,加入(Ti,W)C颗粒对熔覆层组织有明显影响;熔覆层显微硬度由HV0.2 670提升至HV0.2 900;耐磨性能也有显著提升。     

合金成分对激光熔覆TiC-TiB_2复合涂层组织性能影响

为增强材料表面硬度和耐磨性,以Ti O2-Al-B4C-C作为粉末体系,利用激光熔覆技术在45#钢基材表面上制备了Ti C-Ti B2增强复合涂层,采用金相显微镜、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计和摩擦磨损试验机研究了不同含量的Ti O2-Al-B4C-C系合金粉末对涂层组织性能的影响。结果表明:复合涂层与基材冶金结合,无裂纹和气孔等缺陷,Ti C、Ti B2弥散分布于涂层中;随着Ti O2-Al-B4C-C系合金粉末含量的增加,涂层组织中Ti C、Ti B2及等轴晶的量逐渐增多;熔覆层的硬度也逐渐增加,当合金粉末含量为70Wt%时,熔覆层硬度最高,为基材的4倍。Ti O2-Al-B4C-C系合金粉末含量为50Wt%时,熔覆层磨损量最小,耐磨性最好     

纯铜表面CNTs/Cu激光熔覆层的组织和性能

在纯铜表面预置由质量分数为0.1%~0.5%碳纳米管与铜粉组成的混合粉,然后采用激光熔覆技术制备了CNTs/Cu激光熔覆层,对熔覆层的微观组织、显微硬度、耐磨性能和电导率进行了研究。结果表明:激光熔覆层的组织均匀致密,熔覆层中的物相有Cu相和C相;当CNTs质量分数为0.5%时,熔覆层的硬度可达168 HV0.05,为铜基体的2.3倍,其耐磨性是纯铜的3.5倍;激光熔覆试样的电导率可达纯铜的70%,且其电导率与CNTs含量的关系不大。     

Ni60合金包覆WC粉激光熔覆涂层的组织与性能

通过激光熔覆Ni60合金包覆WC粉(简称镍包WC粉)在45钢基体上制备了WC增强镍基合金熔覆涂层,研究了涂层的显微组织、物相组成、显微硬度与耐磨性能等,并与Ni60合金+WC机械混合粉熔覆涂层的进行对比。结果表明:2种熔覆涂层均与基体形成冶金结合;与Ni60合金+WC机械混合粉熔覆涂层相比,镍包WC粉熔覆涂层组织更细小,成分偏析程度较轻;2种熔覆涂层均由γ-(Ni,Fe)固溶体、WC、Cr_(23)C_6、Cr_7C_3、W_2C等物相组成,镍包WC粉熔覆涂层中WC相的结构完整性较好;镍包WC粉熔覆涂层的平均显微硬度为933.1HV,略高于Ni60合金+WC机械混合粉熔覆涂层的(901.4HV);镍包WC粉熔覆涂层的平均摩擦因数和磨损体积分别为0.4,7.52×10~(-3) mm~3,均低于Ni60合金+WC机械混合粉熔覆涂层的,镍包WC粉熔覆涂层的耐磨性能优于Ni60合金+WC机械混合粉熔覆涂层的。     

激光能量密度对CrFeCoNiNb熔覆层组织演变和性能影响的试验研究

采用预置粉末法在42CrMo基体表面制备CrFeCoNiNb高熵合金激光熔覆层,探索激光能量密度对CrFeCoNiNb熔覆层组织和性能的影响规律。对于预置粉末激光熔覆工艺,激光功率、扫描速度、光斑直径作为工艺参数三要素,不是独立影响熔覆层质量与性能,且激光功率对熔覆层质量与性能的影响最大。通过改变激光功率进而改变作用于熔覆层的激光能量密度,研究激光能量密度对CrFeCoNiNb高熵合金熔覆层硬度、耐磨性和耐腐蚀性的影响规律。试验结果表明：熔覆层主相为面心立方结构相(FCC相)和密排六方结构相(Laves相)。随着激光能量密度的增加,其衍射峰面积先减少后增加,熔覆层晶粒先细化后粗化,转折点处的激光能量密度都为116.7 J/mm²。而且,此时熔覆层物相分布更均匀,磨损形貌主要为光滑的犁沟,相应的减摩效果好,磨损率有所降低。主相含量的改变和晶粒尺寸的改变分别是影响熔覆层平均显微硬度和耐腐蚀性的主要因素。Laves硬质相的增加有利于熔覆层硬度的提高,细化的晶粒可以形成致密的钝化膜,有利于提高熔覆层耐腐蚀性。     

K418高温合金多层多道激光熔覆工艺研究

为修复某型涡轮导向器损伤叶片,在K418高温合金基底上自配粉末进行了多层多道激光熔覆试验,优化了工艺参数,分析了熔覆层的显微组织,测试了熔覆层的硬度,研究了激光熔覆修复某型涡轮导向器损伤叶片工艺的可行性。结果表明,当激光功率为730W,保护气流1．5L／min,扫描速度为8mm／s,搭接系数为50％时,可获得宏观和微观上均没有缺陷的熔覆层;熔覆层区组织由柱状枝晶与等轴晶组成,工艺参数影响晶粒大小;激光熔覆层平均显微硬度值为415HV;通过优化工艺参数可达到修复和强化叶片的目的。     

45钢激光熔覆镍基WC合金的组织与性能研究

利用激光在45钢表面制备了复合粉末Ni60A+35WC-Ni(WC质量分数35%)的熔覆层和Ni60A+50WC-Co(WC质量分数50%)的熔覆层。观察研究了不同WC含量对熔覆层的宏观外貌、显微组织及横截面硬度的影响。结果表明,在45钢表面激光熔覆镍基WC合金对其显微硬度和耐磨性都有很大提升,能够极大改善基材表面性能。随着WC含量由35%提高到50%,熔覆层显微硬度和耐磨性能明显提升的同时,其宏观质量却变差。     

[机械装备再制造]超声振动辅助激光熔覆3540Fe/CeO2涂层实验及分析

为研究超声振动对激光熔覆的优化作用,在确定了最优工艺参数及粉末配比的基础上,采用超声振动直接施加于熔覆层的方式,进行超声振动辅助激光熔覆制备3540Fe/CeO2高性能熔覆层的实验研究。比较了振动的施加方式及施加角度对熔覆层宏观形貌、微观组织、物相组成及力学性能的影响。实验结果表明：超声振动对激光熔覆层形貌改善明显,当施加角度为45°时,效果最优。超声振动能在不改变相成分的情况下实现组织细化并减少气孔,涂层组织变为由γ（Fe,Ni）、Cr13Ni5Si2、Cr7C3等相组成的等轴晶及细小针状枝晶。加入超声振动后熔覆层平均硬度提高62%,达到了1 148 HV;摩擦因数显著减小,磨损量减少,耐磨性增强。通过对磨痕进行扫描电子显微镜（SEM）观察可以发现超声振动能改善磨损形式,试样磨损形式由粘着磨损为主变为规则的磨料磨损,磨损表面更为光滑。     

35CrMo钢表面铁基激光熔覆层的组织和耐磨性能

采用CO2激光熔覆装置将LC3530铁基粉熔覆在35CrMo钢基体表面,研究了熔覆层的显微组织、硬度和耐磨性能,并与基体的进行对比。结果表明:基体组织为回火索氏体,晶粒尺寸在20μm左右,而熔覆层的组织为均匀细小的等轴晶,晶粒尺寸大多在8μm;基体的平均硬度为254.1HV,而熔覆层的平均硬度为640.5HV,且硬度分布更加均匀;在相同试验条件下,熔覆层试样的磨损量仅为基体试样的1/7,磨损系数是基体试样的1/5,且磨损后熔覆层试样的表面粗糙度较磨损前的大幅下降,表明激光熔覆后35CrMo钢的耐磨性能得到显著提高;基体试样的磨损机制为犁削磨损,而熔覆层试样的磨损机制为微观切削,其优异的耐磨性能与含有铁、铬、钼和碳等元素的高硬度合金碳化物的形成有关。     

无缝线路磨损钢轨激光熔覆自动修复方式的研究

由于列车的高速化和重载化,钢轨磨损问题越来越严重,采用修复质量高、修复速度快的激光熔覆技术可以对其进行在线快速修复。为此,采用三维扫描仪首先对磨损钢轨进行扫描,然后将扫描点云数据进行三维重构、路径规划及数据格式转换,最后利用优化的数据驱动机器手臂和激光熔覆装置对磨损钢轨进行自动修复。修复工艺结果表明,对5 mm的磨耗层进行7层修复,利用修复道与道之间和层与层之间的回火作用,修复层的组织马氏体含量少,硬度为330~360 HV;经过600℃回火处理10 min后,加入钒元素的铁基合金粉末激光熔覆修复后钢轨母材、热影响区、修复层硬度均在300~340 HV,组织为回火索氏体;修复钢轨的耐磨性约为钢轨母材的87%,达到修复目的。     

核阀零件激光熔覆层耐磨抗蚀性能对比研究

研究在１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ不锈钢核阀零件上分别采用激光熔覆和等离子喷焊２种工艺形成的涂层对耐摩擦磨损与抗腐蚀性能的影响。使用５ｋＷ横流ＣＯ２激光器对预置于阀门零件基体上的Ｃｏ基自熔合金粉末进行熔覆加工,得到的熔层与等离子焊层相比,激光熔覆层缺陷率低,被机体稀释率更小,成品率更高,其组织致密均匀、晶粒细小、熔层硬度与强韧性更高。性能试验证明激光熔覆层有更好的耐摩擦磨损和抗腐蚀性能。     

Corrosion and wear resistance characteristics of NiCr coating by laser alloying with powder feeding on grey iron liner

To reduce the mixed fuel induced excessive wear of the cast iron engine cylinder liners, research on laser alloying of NiCr alloy with powder feeding was performed to locally change both the composition and the microstructure of the liner. The research indicated that laser alloying of 75Ni25Cr on grey cast iron liner demonstrates sound alloying layers free of cracks and porosities. The microstructure of the alloyed layer is composed of pre-eutectic austenite and ledeburite. The alloying element Ni is mainly located in the austenite, while Cr is mainly in cementite. The average hardness is HV_0.2500. The corrosion resistance of the alloyed layers in diluted H₂SO₄ solution and NaOH solution is dramatically improved compared to the grey cast iron. The relative wear resistance of the laser-alloyed 75Ni25Cr layer is 4.34 times of that of the grey cast iron. The improvements on the corrosion and wear resistance of the cast iron are attributed to the composition and microstructure change by laser alloying of 75Ni25Cr. Laser alloying can be a good solution to improve wear and corrosion resistance of the grey iron liners in mixed fuel environment.     

液压支架管激光熔覆316L不锈钢涂层组织与性能研究

基于煤机设备在特殊环境下的使用特点, 选择液压支柱管用20钢作为基体材料, 以316L不锈钢作为熔覆材料, 采用高功率半导体光纤耦合激光器在其上进行激光熔覆实验, 并对熔覆后涂层的形貌、 硬度、 耐蚀性以及耐磨性进行研究. 结果表明, 熔覆层与基体呈现出较好的冶金结合, 且并未出现明显裂纹、 孔洞等缺陷;此外, 熔覆层的硬度、 耐蚀性和耐磨性相对基体都有了很大的提高. 根据分析可知, 熔覆层性能的提高是与熔覆过程中显微组织的变化及热影响密切相关的, 熔覆层中的析出相、 硬质颗粒以及合金中的微量元素也对其性能有很大影响. 研究表明316L不锈钢作为一种良好的熔覆材料, 可用于煤机设备液压支架管的激光熔覆修复. 研究以液压设备用零件为对象, 因此对于煤机修复方面有重要的参考价值.     

真空电子束熔覆(Cr,Fe)_7C_3/γ-Fe合金层的显微组织和耐磨性

采用真空电子束扫描以Cr3C2与铁的混合粉为原料在低合金钢表面熔覆制备了(Cr,Fe)7C3/γ-Fe合金层,对合金层进行了金相、X射线衍射和扫描电镜分析以及显微硬度测试和室温干滑动磨损试验。结果表明:合金层的组织均匀细小,由枝状晶奥氏体相和共晶碳化物相组成;合金层的显微硬度达到950~1 050 HV,约为基材显微硬度(360 HV)的2.6~3.2倍;相对于基材,合金层的耐磨性能提高了5.2倍;合金层只有轻微的摩擦划痕,为磨粒磨损;而基材有片状剥落,属典型的粘着磨损。     

三元硼化物基金属陶瓷覆层性能的研究

以钼粉、铁-硼合金粉和铁粉为原料，加入料浆添加剂，制备出成形料浆；用料浆喷涂法在Q235钢基体上成形覆层坯体；在真空烧结炉中通过原位反应液相烧结工艺制备出三元硼化物基金属陶瓷覆层。覆层强化了钢基体的力学性能，覆层与钢基体产生牢固的冶金结合，并具有较高的硬度和优良的耐磨性、耐腐蚀性，在机械工程领域具有广泛的应用前景。