激光重熔功率对镍基自润滑涂层组织与性能的影响

为研究重熔功率对Inconel 718镍基自润滑涂层组织与性能的影响规律，采用激光熔覆技术在27SiMn钢板材上制备Inconel 718熔覆涂层，选用三种不同的激光功率二次重熔熔覆试样。使用超景深显微镜观察熔覆层表面形貌及金相组织，使用显微硬度计检测熔覆层的显微硬度，使用销-盘式摩擦磨损试验机检验及评价熔覆层的摩擦磨损性能。结果表明，激光重熔后熔覆层的晶粒得到明显的细化，随着重熔功率的增加，熔覆层晶粒尺寸先减小后增大，重熔功率为1 260 W时，熔覆层顶部晶粒尺寸最均匀细小；重熔后熔覆层的硬度均有较大提高，相较未重熔试件硬度最高可提升22%;从磨损形貌来看，试样的磨损机理主要为磨粒磨损，经重熔后试样的摩擦系数及磨损失重均得到了明显的降低。分析摩擦磨损试验数据可知，重熔功率在1 260 W时，试件的耐磨性能最好。     

钛合金表面激光熔覆(Ti+Al/Ni)/(Cr2O3+CeO2)复合涂层组织与耐磨性能

为改进钛合金(Ti6Al4V)的耐磨性能,应用脉冲Nd:YAG激光器进行了钛合金表面熔覆(Ti+Al/Ni)+(Cr2O3+CeO2)复合涂层实验,分析了熔覆层微观组织,测试了熔覆层显微硬度及其在大气环境室温下的摩擦磨损性能.结果表明,熔覆层组织是在细小树枝晶和共晶基体上散布着未熔Cr2O3颗粒和白亮球状液析Cr2O3,及生成的硬化TiAl陶瓷颗粒增强相.显微硬度明显提高,最高可达1150HV,平均是基材的3～4倍.熔覆层和基材实现良好冶金结合,白亮熔合区宽度为10～20 μm.激光熔覆层干滑动摩损的摩擦系数在0.2～0.3之间,磨损率比Ti6Al4V标样降低约4～5倍.     

激光熔覆Ti/C混合粉末原位生成TiC的研究

为改善钛合金表面性能,采用一定比例的Ti/C混合粉末作为预涂层,500WYAG脉冲激光作为辐射源,利用激光熔覆方法对Ti-6Al-4V钛合金表面进行激光熔覆处理,在钛合金表面原位生成了以TiC陶瓷为主的陶瓷层.利用XRD、OM、以及显微硬度测试等手段对熔覆层的成份、组织及性能进行了分析测试.实验结果表明,原位生成TiC陶瓷的合适工艺参数组合为:脉宽0.5ms,脉冲频率15Hz;扫描速度为1.0mm/s左右;Ti:C=4:1(质量比).在此工艺条件下,熔覆层中可原位生成以TiC为主,同时含有粘结相Ti的陶瓷金属熔覆层,熔覆层内组织比较均匀,没有裂纹和气孔,熔覆层与基底形成了良好的冶金结合.熔覆层的显微硬度最高可达到1546kg/mm2左右,比基底硬度(310kg/mm2)提高了近4倍.     

钛合金表面激光熔覆Ti C复合涂层的设计

钛合金具有比强度高、耐腐蚀性能好等优点, 但其硬度低、耐磨性能差, 限制了它在航空工程摩擦构件和生物医学工程上的应用。研究自行设计了3种预涂粉层的成分, 采用HL-5000型横流CO2激光加工机在TC4钛合金表面相应地制备了TiC+Ti、 TiC+Ti+ F102和TiC+ F102 3种熔覆层。通过SEM, EDAX, XRD, HXD-1000TMC型显微硬度计, HT-600型高温摩擦磨损试验机, 分析了熔覆层的显微组织、成分、物相, 测试了激光熔覆层的显微硬度和滑动摩擦磨损性能。结果表明: (TiC+Ti+ F102)和(TiC+ F102)熔覆层有可能用于航空结构材料;而(TiC+Ti)熔覆层有希望用于生物医学功能材料, 但仍需作进一步的研究。     

钛合金表面激光熔覆（Ti＋Al/Ni）/（Cr2O3＋CeO2）复合涂层组织写耐磨性能

为改进钛合金(Ti6A14V)的耐磨性能,应用脉冲Nd:YAG激光器进行了钛合金表面熔覆(Ti Al/Ni) (Cr_2O_3 CeO_2)复合涂层实验,分析了熔覆层微观组织,测试了熔覆层显微硬度及其在大气环境室温下的摩擦磨损性能。结果表明,熔覆层组织是在细小树枝晶和共晶基体上散布着未熔Cr_2O_3颗粒和白亮球状液析Cr_2O_3,及生成的硬化TiAl陶瓷颗粒增强相。显微硬度明显提高,最高可达1150HV,平均是基材的3～4倍。熔覆层和基材实现良好冶金结合,白亮熔合区宽度为10～20μm。激光熔覆层干滑动摩损的摩擦系数在0．2～0．3之间,磨损率比Ti6A14V标样降低约4～5倍。     

TC4表面激光熔覆Fe60-TiO2涂层性能研究

为了提高TC4合金表面的硬度和减磨性、优化工艺参数, 采用多组工艺参数(不同功率、不同TiO₂粉末含量)在TC4板表面制备不同比例的Fe60-TiO₂复合涂层, 分析了熔覆层宏观形貌、表面维氏硬度和减磨性。结果表明, 当激光功率为500W、TiO₂质量分数为0.10时, 熔覆层表面较平整; 通过X射线衍射分析熔覆层生成较多Ti化合物, 这些Ti化合物对提高熔覆层硬度和减磨性非常有利; 熔覆层硬度比基体提高了约2.5倍; 摩擦系数较基体相比有所降低, 熔覆层的平均摩擦系数约为0.46。此研究结果对TC4钛合金表面熔覆Fe基复合涂层的硬度和减磨性工艺参数有一定指导作用。     

钛合金表面激光重熔镍包石墨涂层的研究

为了提高钛合金的表面耐磨性能,以镍包石墨粉末作为预涂材料,先热喷涂到Ti-6A l-4V基底表面,再采用激光技术进行重熔处理,获得了质量良好的增强涂层。通过XRD、SEM和EDS对涂层组织进行分析,结果表明:涂层的微观组织为固熔了少量Ti元素的镍基,含有大量的TiC增强相。这些TiC增强相呈现发达的枝晶状形态,是在激光重熔过程中原位反应生成的。显微维氏硬度测试表明:激光重熔涂层的硬度达到HV1200,是钛合金基底硬度的3倍。     

Q235表面激光熔覆原位TiC/Ni复合层显微组织研究

采用CO2激光器在Q235钢基体表面激光原位合成TiC/Ni复合涂层;借助于扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)、显微硬度计、ML-100型磨粒磨损试验机对涂层组织结构、物相、组成成分、硬度及耐磨性能进行了分析。结果表明: 在Q235表面激光熔覆(Ni+Ti+C)混合粉末原位制备出了TiC /Ni复合陶瓷涂层, 涂层组织细密、无裂纹、气孔且与基体呈良好的冶金结合, TiC颗粒呈现块状和花瓣状组织;从表层到底部TiC颗粒数量逐渐减少;添加Ti和C的复合涂层较镍基激光熔覆层, 其显微硬度和耐磨性能都得到了一定的提高。     

激光熔覆TiC增强Ti基复合涂层的组织与性能

利用激光熔覆技术在工业纯钛表面分别预置TiC、(Ti C)、(Ti TiC)粉末制备了TiC增强Ti基复合涂层,对复合涂层的组织与性能进行了分析和测试.结果表明:制备的涂层均由TiC增强相和α'-Ti组成;激光熔覆纯TiC涂层出现了陶瓷的分层现象,对组织和性能不利;激光熔覆(Ti C)原位反应生成了TiC,但组织较粗大;熔覆(Ti TiC)组织均匀致密.三种熔覆层硬度大小关系为:加(Ti TiC)>加TiC>加(Ti C),最高硬度分别为Hv1246、Hv1213、Hv1135,加(Ti TiC)涂层硬度最高.导致该熔覆层硬度最高的主要原因是添加的Ti对熔覆有利,且生成了数量较多、较致密均匀的硬质TiC陶瓷相.     

SiC颗粒尺寸对TiNi基熔覆层组织与性能的影响

采用激光熔覆技术在TC21钛合金表面熔覆了含有SiC颗粒的复合涂层,研究了SiC颗粒尺寸对熔覆层物相组成、微观组织、硬度及摩擦磨损性能的影响。结果表明,熔覆层中的主要物相为Ti2Ni、TiNi、Ti5Si3和TiC;TiC颗粒起到细化晶粒的作用;添加微米SiC颗粒后的熔覆层表面硬度和耐磨性分别为基体的2.1倍和2.082倍,而添加纳米SiC颗粒后的熔覆层表面硬度和耐磨性分别为基体的2.4倍和1.475倍。     

镍基合金表面激光熔覆MoSiNi-SiC复合涂层的组织与性能

利用激光熔覆技术在镍基合金表面制备了SiC增韧增强的硅化钼复合涂层，研究SiC含量对涂层的裂纹与气孔的形成、组织结构特征、物相组成及硬度、高温摩擦磨损和高温抗氧化性能的影响。结果表明，随着混合粉末中SiC含量的增加，涂层的显微硬度值逐渐增大，高温摩擦磨损性能和高温氧化性能增强，但过高的SiC加入量会使熔覆层的气孔和裂纹倾向明显增大。在SiC含量最高为15%时，涂层无明显成形缺陷，熔覆层组织主要由γ-Ni、Mo₂Ni₃Si、MoSi₂及SiC等相组成，显微硬度值可达814 HV,是基体的5.4倍。     

激光原位熔覆制备TiC/TiB硬质陶瓷复合涂层

采用5 kW横流CO2激光器,在TC4钛合金表面熔覆TiC与TiB2混合粉末,制备出了组织细密、无裂纹与气孔的TiC/TiB复合陶瓷涂层.采用扫描电镜(SEM)、能量散射X谱仪(EDX)、X射线衍射仪(XRD)以及HXD-1000B显微硬度计,分析了熔覆层的显微组织形貌、成分与物相结构,测试了激光熔覆层的显微硬度.结果表明,激光熔覆原位制备的TiC/TiB复合涂层与基体呈冶金结合,熔覆层组织呈现出由表层十字形花瓣状TiC组织到结合区致密小颗粒TiC组织分布变化的特点.同时,熔层中有大量的纤维状TiB组织填充在十字形花瓣状组织与颗粒状组织之间,且纤维组织从熔覆层表层到结合区逐渐增加.熔覆层的显微硬度值最高可达1240 HV0.2,为基体的3.5倍.     

Ti811表面激光熔覆复合涂层的微观组织及摩擦磨损性能

通过激光熔覆技术在Ti811钛合金表面制备了Ti基复合涂层,研究了涂层的物相组成、微观组织、显微硬度及摩擦磨损性能,分析了TiB_2-TiC复合镶嵌结构的形成机理。结果表明:涂层主要由增强相TiC和TiB_2、金属间化合物Ti2Ni以及基底α-Ti组成;TiB_2的(0001)面和TiC的(111)面之间的错配度仅为1.057%,TiB_2可以作为TiC最有效的异质形核的核心,形成TiB_2-TiC复合结构;弥散强化、固溶强化和细晶强化效应使得涂层的显微硬度可达617HV,为Ti811钛合金的1.62倍;涂层具有良好的摩擦磨损性能,磨损体积、磨损深度和平均摩擦因数分别为175×10~(-3) mm~3、80.13μm和0.39,磨损体积较基体约下降了26%。     

Ti811表面原位生成纳米Ti_3Al激光熔覆层的组织和性能

利用同步送粉激光熔覆技术在Ti811合金表面制备了单道激光熔覆层。利用X射线衍射仪、扫描电镜、能谱分析仪等分析了熔覆层的组织和相组成,利用显微硬度计测试了熔覆层的显微硬度,利用摩擦磨损试验机和白光干涉轮廓仪测试了熔覆层的摩擦磨损性能。结果表明:熔覆层为典型的魏氏组织,在α-Ti围成的晶界中分布着α′-Ti、α″-Ti和β′-Ti,纳米Ti_3Al颗粒弥散分布在熔覆层中;与基底相比,熔覆层的显微硬度较,最高为480HV;涂层中弥散分布着大量纳米Ti_3Al颗粒,有效降低了熔覆层的摩擦因数,提高了熔覆层的摩擦磨损性能。     

H13钢表面激光原位自生TiC颗粒增强复合涂层的微观结构和摩擦磨损性能

利用6kW横流CO2激光器在H13钢基材表面原位合成了以TiC颗粒为增强相的复合熔覆层。借助X射线衍射(XRD)和能谱仪(EDS)分析了涂层的物相组成,结合光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)观察了涂层的微观组织,运用显微硬度仪和摩擦磨损试验机测试了涂层的硬度和摩擦磨损性能。结果表明,当预置层中Ti与Cr3C2物质的量比为2.44:1时,熔覆层的主要物相为碳化物TiC、Cr7C3和Fe-Cr固溶体。随着预置层中Ti含量的减少,即当预置层中Ti与Cr3C2物质的量比为2:1时,熔覆层中Cr7C3相增多,而当预置层中Ti与Cr3C2物质的量比为2:2.33时,熔覆层中则出现(Cr,Fe)7C3相。SEM和EDS分析显示,TiC增强相随激光功率密度的增大由球状向薄层状转变。当预置层中Ti与Cr3C2物质的量比为2:2.33,激光功率密度为24.38kW·cm-2时,涂层表面宏观质量良好,无气孔裂纹缺陷,涂层截面平均显微硬度达到931.9HV0.2,约为基材的2.21倍,最低磨损失重仅为基材的27.2%。     

Y2O3对钛合金表面激光熔覆TiC复合涂层组织和耐磨性能的影响

采用HL-5000型横流CO2激光加工机,通过加入适量的稀土氧化物Y2O3在TC4钛合金表面制备了表面较平整、较细密、基本消除了裂纹与孔隙并与基体呈冶金结合的TiC复合涂层.研究了稀土氧化物Y2O3对激光熔覆层的显微组织、物相、显微硬度和滑动摩擦磨损性能的影响.结果表明:在本文所述的试验条件下,在熔覆层中添加稀土氧化物Y2O3的较佳重量百分比为0.6%,在TC4钛合金表面激光熔覆制备的TiC复合涂层中加入适量的稀土氧化物Y2O3,可有效改善熔覆层的组织和性能.     

不同载荷下钛合金激光熔覆γ-NiCrAlTi/TiC/CaF2自润滑耐磨复合涂层的摩擦磨损性能

为提高Ti6Al4V合金的摩擦学性能, 采用激光熔覆技术在Ti6Al4V表面制备出以TiC为增强相、γ-NiCrAlTi固溶体为增韧相、CaF2为自润滑相的γ-NiCrAlTi/TiC/CaF2自润滑耐磨复合涂层。 分别在轻载(2、3 N)、中等载荷(5、6 N) 和重载(11、12 N) 时测试了复合涂层和Ti6Al4V合金基体的干滑动磨损性能。结果表明该复合涂层的摩擦系数及磨损率都随着载荷的增大呈现先减小后略增大的趋势; 在中等载荷( 5 N)下, 磨损表面光滑平整, 涂层中的润滑颗粒被挤压出磨损表面形成润滑膜, γ-NiCrAlTi/TiC/CaF2 润滑耐磨复合涂层的摩擦系数和磨损率均比Ti6Al4V合金基体显著降低, 该复合涂层在中等载荷(5 N)具有较好的自润滑耐磨性能。     

钛合金激光熔覆(Ti+Al/Ni)/(Cr2O3+CeO2)

为改进钛合金(Ti6Al4V)的耐磨性能，应用脉冲Nd:YAG激光进行了钛合金表面熔覆(Ti+Al/Ni)+(Cr2O3+CeO2)复合涂层实验，分析了工艺参数对熔覆层高度、熔深、稀释率的影响，观测了熔覆层的组织与性能。结果表明，熔覆层高度和熔深随单脉冲能量的增加而增大。单脉冲能量20 J,脉宽8 ms,频率5 Hz,扫描速度1.1 mm/s时稀释率达到最小，其值为3.95%。熔覆层组织是在细小树枝晶和共晶基体上散布的未熔Cr2O3颗粒和白亮球状液析Cr2O3，并有硬化TiAl陶瓷颗粒增强相存在。显微硬度明显提高，最高可达1150 Hv，平均是基材的3～4倍。熔覆层和基材实现良好冶金结合，白亮熔合区宽度10～20 μm。通过优化工艺参数，获得连续、均匀、无裂纹和气孔的高质量涂层。     

抽油杆接箍表面高速激光熔覆不锈钢涂层的组织与性能

为提高抽油杆接箍表面的耐磨、耐蚀性能,利用高速激光熔覆技术在35CrMo抽油杆接箍表面制备了马氏体不锈钢涂层,并进行了激光重熔处理。采用光学显微镜、X射线衍射仪、硬度计、摩擦磨损试验机及电化学工作站研究了高速激光熔覆层和重熔层的组织结构、硬度、摩擦磨损性能与电化学腐蚀行为。结果表明:高速激光熔覆涂层表面平整均匀,表面粗糙度为15.7μm,无气孔、夹杂、裂纹等缺陷;重熔涂层的表面粗糙度可达5.4μm;高速熔覆涂层和重熔涂层均由单一的马氏体相组成;熔覆层呈现多层搭接的分层特征,熔覆层界面区为平面晶,中部为外延生长的树枝晶,表面为无明显方向的细小树枝晶;重熔使多层搭接特征基本消失,并细化了表层的树枝晶;高速激光熔覆涂层和重熔层的硬度均值分别为470 HV和494 HV。高速激光熔覆提高了基材的耐磨性及耐蚀性,激光重熔可进一步提高涂层的耐磨和耐蚀性。高速激光熔覆和重熔高性能涂层为抽油杆接箍的表面改性提供了新的思路和方法。     

半导体激光熔覆TiC/H13涂层的抗回火性能

在热作模具钢H13基体上通过激光熔覆制备出TiC/H13复合涂层,研究不同TiC含量对复合涂层抗回火(600℃)性能的影响.利用扫描电镜、能谱仪和显微硬度计对激光熔覆涂层回火前后的组织、成分、硬度进行了对比分析和测试.TiC质量分数小于25 wt.%时,涂层与基体之间保持良好的结合,没有出现明显缺陷,当质量分数为25 wt.%时,颗粒周围出现微裂纹.能谱分析表明复合涂层中的颗粒主要成分是Ti和C.激光熔覆TiC/H13复合涂层回火处理10h和回火前对比,晶粒明显长大,随着TiC含量增加,涂层晶粒越细小,TiC弥散分布于晶界处,抑制枝晶的生长,起到细化晶粒的效果;回火20h和回火10h的对比发现晶粒长大不明显.硬度测试显示随着TiC质量分数的增加,熔覆层硬度明显增加,回火后仍保持很高的硬度.