石墨形态和铬含量对铸铁干摩擦学性能的影响

使用ＭＭ—２００磨损试验机研究了石墨形态和铬含量对铸铁与石棉基摩擦材料配副时的干摩擦学性能。结果表明,蠕墨铸铁的磨损率最低;摩擦系数由高到低依次为：片墨铸铁、蠕墨铸铁、球墨铸铁。蠕墨铸铁中,随着铬含量的增加,耐磨性能明显提高,摩擦系数略有降低。在高速、高载荷条件下,铬含量的质量分数达到１．５％时,耐磨性可达普通蠕墨铸铁的４倍以上;随着载荷的增加,蠕墨铸铁的摩擦系数降低,磨损率提高。在高速条件下,摩擦系数降低的幅度比在低速条件下小。铬改善蠕墨铸铁干摩擦学性能的效果在高速使用条件下更为突出。     

半导体激光熔覆Ni包B_4C涂层的组织与性能

在304不锈钢表面采用半导体激光熔覆制备Ni包B_4C涂层,研究激光加工参数对涂层的组织形貌、物相组成、硬度和耐磨性能的影响。结果表明,当激光功率为3 k W和扫描速度为6 mm/s时,熔覆层无气孔、无裂纹,与基体呈冶金结合;熔覆层的显微组织为枝晶共熔体和再生的二次枝晶,熔覆层的主要物相由γ-Ni,Ni_4B_3,Fe_3C,B_4C,B_(13)C_2,Cr_3Ni_2,(Fe,Ni)23C6和Fe_(23)(C,B)_6等组成;熔覆层具有较高的硬度(平均值为900 HV_(0.2)),耐磨性是基体的7.6倍,硬度和耐磨性的提高归因于熔覆层中未完全熔解的B_4C颗粒以及新形成的强化相和硬质相。     

铸铁表面激光熔覆1725/WC复合涂层工艺参数优化

采用激光熔覆技术在铸铁表面制备了 1725/WC复合涂层,利用正交试验考察了激光功率、扫描速度及送粉率等因素对熔覆层稀释率和硬度的影响.结果表明:各因素对熔覆层稀释率影响的主次顺序为激光功率＞送粉率＞扫描速度.对熔覆层表面显微硬度影响的主次顺序为送粉率＞激光功率＞扫描速度.最优工艺参数为激光功率2 000 W,扫描速度...     

飞机发动机阻尼叶片叶冠激光制造功能层

采用CO2激光器对发动机涡轮叶片叶冠阻尼面激光熔覆钴基合金,可获得更好高温性能要求的熔覆层;同步送粉铺粉方式优于粘结预敷铺粉方式,前者容易得到无低倍缺陷的熔覆层;控制过热度是控制高倍组织的关键,同时可得到Stellite X-40钴基合金更高硬度的熔覆层.本技术可用于飞机发动机涡轮叶片的修复,同时可用于汽轮机和排烟机涡轮叶片的修复.     

球墨铸铁表面激光熔覆钴基合金涂层的组织与性能

为了研究球墨铸铁QT600-3表面激光熔覆钴基合金的组织和性能,本试验采用预置送粉法,利用6 kW CO_2激光器将粒度为46~106μm的CoCrW合金粉末激光熔覆到QT600-3基材表面,激光熔覆工艺参数为:激光功率P=3.0 kW、扫描速度V=350 mm·min~(-1)、光斑直径2 mm、搭接率1.5,三道次熔覆,熔覆层厚度约为3 mm,在熔覆过程中采用热量补偿方法对试样温度场进行调控。通过Olympus金相显微镜(OM)、Zeiss-Sigma扫描电镜(SEM)、X'Pert MPD Pro型X射线衍射仪(XRD)、MHV2000数显显微硬度计,分析了熔覆层横截面的显微组织、物相及硬度的变化规律。结果表明:熔覆层表面成形良好,无裂纹、气孔等缺陷;熔覆层分为熔化区、结合区和热影响区,熔覆层与基体冶金结合良好,主要由γ-Co(面心立方)过饱和固溶体以及碳化物CoC_x,Cr_7C_3等组成;熔化区由表层的树枝晶和内部的胞状晶组成,在热影响区发生了组织转变,形成了马氏体并且球状石墨部分溶解,直径变小。熔覆层硬度随着与球墨铸铁基体表面距离增加,呈现先快速增大,后平缓增加,最后在表层区域又快速增大,熔覆层的最高硬度达到HV0.21077,较球墨铸铁基体的硬度提高了4倍以上。     

激光功率对激光熔覆 FeCrBSi 合金组织和性能的影响

采用激光熔覆技术在 45 钢表面制备了 FeCrBSi 熔覆层, 研究了激光功率对熔覆层组织和硬度的影响规律。 试验结果表明, 激光熔覆 FeCrBSi 熔覆层上部、 中部和下部的组织分别为等轴晶、 胞状晶和胞状树枝晶、 平面晶。 在扫描速率 8 mm/s, 送粉率 33 g/min, 光斑直径 3.19 mm, 激光功率 1800~3400 W 的条件下, 随着激光功率的增 加, 熔覆层不同位置的显微组织变粗; 熔覆层硬度先升高再降低; 熔覆层磨损体积先减少后增加; 熔覆层的自腐 蚀电位先升高后降低; 自腐蚀电流密度先降低后升高。 当激光功率为 2600 W 时, 熔覆层具有最高显微硬度 669 HV0.2, 熔覆层耐磨性最好, 磨损体积为基体 59.8 %, 同时熔覆层的耐蚀性最优, 自腐蚀电位为 -426.41 mV, 自 腐蚀电流密度为 0.45 μA/cm2。     

送粉法激光熔覆工艺对不锈钢熔覆层 微观组织结构与性能的影响

本文研究了送粉法激光熔覆条件下,最优化的激光熔覆工艺窗口及其对熔覆层性能的影响。结果表明,对于粒度范围为53～150μm的球形不锈钢粉,送粉法激光熔覆的最优化的工艺窗口为:功率2600 W、扫描速度8 mm/s、熔覆层厚度2.0 mm、搭接率50%。在此条件下熔覆层显微硬度最高可达721.68 HV0.2,为基体硬度的3.7倍。熔覆层组织由平面晶、胞状枝晶及胞晶组成,晶粒大小随激光能量密度而变化,粉末由α-Fe、γ-Fe、M23(B,C)6相组成,而熔覆层中γ-Fe相几乎消失并转变为马氏体相。摩擦磨损试验表明,熔覆层的摩擦系数均低于基体,说明耐磨性提高。     

镍基合金激光熔覆层裂纹机理研究

在Ti811钛合金板表面利用同步送粉激光熔覆技术,制备了Ni45+TC4多道搭接激光熔覆层。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)分析了熔覆层微观组织和相组成,采用显微硬度计测试熔覆层的显微硬度,使用摩擦磨损试验机测试熔覆层的耐磨性。结果表明,熔覆层的基底α-Ti上分布的生成相主要包括TiB_2、TiC以及金属间化合物Ti_2Ni;当组织应力和拉应力超过镍基熔覆层抗拉强度极限时,熔覆层内部和表面均出现开裂现象;熔覆层显微硬度处于1000HV_(0.5)～1200HV_(0.5)之间,较基底提高了大约2.38倍以上;熔覆层摩擦系数处于0.45～0.48之间,大约为基底的68%。     

AZ91D镁合金表面Ni基激光熔覆涂层的组织和性能

以Ni-Cr-Fe合金粉末与铝包镍粉末作为涂层材料,采用激光熔覆技术在AZ91D镁合金表面制备熔覆合金涂层。测试熔覆涂层的微观组织及性能,结果表明:Ni-Cr-Fe合金粉末占Ni基涂层材料含量的30%时,熔覆涂层的综合性能最佳。此时熔覆层厚度为827μm,稀释率为22.62%,熔覆涂层区域为1 000～3 000μm,硬度为758～819HV_(0.5)。熔覆涂层SEM显微组织中,由Ni、Cr、Al组成的花瓣状组织最多;XRD分析表明,物相主要由γ-Ni,α-Cr,Fe Ni_3,Fe_3Ni_2,Cr_2Ni_3和(Cr,Fe)_7Al_3组成。熔覆涂层磨损形貌测试中平均摩擦因数为0.28,磨损量约为2.7 mg。断裂韧性测试中压痕处未产生扩张裂纹,压痕厚度较为均一,形状清晰可见且对称度良好,在垂直界面方向表现出各向异性的断裂特征。高温氧化实验结果清晰地反映出熔覆涂层的增重速率趋缓,说明涂层提升了保护AZ91D镁合金不受高温影响的可能性。     

20#钢表面镍基添Y2O3激光熔覆层及其高温磨损行为

采用激光熔覆法,在20#钢表面制备出添Y2O3的镍基合金粉末的熔覆涂层.分析了熔覆层的相组成、高温耐磨性能;观察了熔覆层显微形貌.结果表明:所制得的熔覆层组织均一、致密,与基体形成了良好的冶金结合.添加Y2O3的熔覆层硬度提高到基体的3.9倍,高温耐磨率仅是基体的1/4.熔覆层耐磨能力增强的主要原因是熔覆层与基体良好的冶金结合,镍基合金良好性能,组织细化以及硼化物、硼碳化物等析出相的强化作用.     

等离子堆焊Cr_3C_2/钴基合金涂层的组织结构与耐磨性能研究

采用光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)以及磨粒磨损实验机研究了20%Cr_3C_2对等离子堆焊钴基合金涂层组织结构和耐磨性能的影响,并采用X射线衍射的Rietveld精修方法研究了添加Cr_3C_2前后钴基合金涂层的相组成及其相对含量变化。结果表明,等离子堆焊钴基合金涂层主要由初晶α(Co)固溶体及其间的(α(Co)+M_7C_3)共晶组织构成,具有亚共晶的组织特征,M_7C_3呈网状分布在α(Co)固溶体上。20%Cr_3C_2(质量分数)的加入使涂层的结晶方式转变为具有离异共晶特征的过共晶形式,条状或块状M_7C_3、未熔的大块状Cr_3C_2以及沉淀析出的小块状Cr_3C_2分布在α(Co)固溶体上。20%Cr_3C_2的加入细化了钴基合金涂层的组织,提高了M_7C_3的相对含量,而α(Co)的相对含量则有所降低。等离子堆焊钴基合金涂层的磨粒磨损机制主要为脆性剥落和犁削,含20%Cr_3C_2的钴基合金涂层的耐磨性能是未添加Cr_3C_2钴基合金涂层的约1.8倍,其磨粒磨损机制以轻微犁削为主。     

送粉激光熔覆覆盖率的理论分析

推导出了送粉激光熔覆覆盖率的计算方程 ,利用金相法检测了熔覆层宏观参数并结合相关的物理参数 ,计算了激光熔覆的送粉有效利用系数和激光熔覆覆盖率。另外 ,系统分析了扫描速度和送粉速率对覆盖率的影响。结果表明 :覆盖率随扫描速度的提高而降低 ;随送粉速率的加大而提高     

Y_2O_3在6063铝合金表面激光熔覆Ni基熔覆层中的作用机制

为了提高铝合金材料的表面性能,利用激光熔覆技术,在6063铝合金表面制备了添加不同含量Y_2O_3的Ni60合金熔覆层,并采用金相显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱分析测试仪(EDS)、显微硬度计等分析检测设备对激光熔覆层的组织、相结构、成分、显微硬度进行了测试和分析。研究结果表明:适当的Y_2O_3添加量可改善熔池对流,减少内含物,并有效控制熔覆层中的气孔和裂纹;XRD分析表明不同Y_2O_3含量的Ni60熔覆层表面主要的相结构为β-Ni Al(Cr),Al_3Ni,AlNi_3,Al等,添加较多Y_2O_3后出现Y_2O_3,YAl_3,AlNiY,Ni_(17)Y_2等稀土化合物的衍射峰;加入Y_2O_3后Ni60熔覆层元素分布比较均匀,稀释率有所降低,孔隙率减小,晶粒得到细化;Ni60熔覆层的平均显微硬度为HV 1017.6,5%Y_2O_3+Ni60熔覆层硬度为HV 1225.8,5%Y_2O_3+Ni60熔覆层硬度较高且硬度值随着熔覆层深度的过渡较为平缓。     

激光熔覆速率对熔覆层显微组织及耐磨性的影响研究

分别采用高速和常规的熔覆速率, 进行了高硼不锈钢合金粉末的激光熔覆试验。 试验结果表明, 相同功率 条件下, 熔覆速率对组织的影响较大。 熔覆速率越快, 枝晶尺寸越细小。 高速激光熔覆下, 熔覆层晶粒尺寸可达 1~2 μm, 且组织更均匀。 高速激光熔覆制备的熔覆层中奥氏体含量偏高, 从而熔覆层的耐磨性能有所下降。     

H13模具钢表面激光熔覆Co基合金涂层的组织和性能

采用CO2连续激光器在H13模具钢表面制备Co基合金涂层。利用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、显微硬度计和摩擦磨损试验机等设备分析测试了熔覆层的微观组织和性能。结果表明:激光熔覆层与H13钢基材之间呈现良好的冶金结合特征。熔覆层与基材的结合区为粗大柱状晶和细小共晶组织,熔覆层中部呈典型亚共晶组织特征,表层为致密而细小的亚共晶组织。经过激光熔覆处理后,H13钢基材表面硬度和耐磨性得到了显著改善。     

送粉激光熔覆覆盖率的理论分析

推导出了送粉激光熔覆覆盖率的计算方程,利用金相法检测了熔覆层宏观参数并结合相关的物理参数,计算了激光熔覆的送粉有效利用系数和激光熔覆覆盖率。另外,系统分析了扫描速度和送粉速率对覆盖率的影响。结果表明：覆盖率随扫描速度的提高而降低;随送粉速率的加在而提高。     

钴基高温合金的激光成型性能研究

采用光纤激光器和同步送粉激光成型工艺技术,实验时通氩气进行真空保护,通过一定的激光工艺参数(激光功率1800 W,扫描速度5 mm·s~(-1),送粉速度18 g·min~(-1),光斑直径3 mm)在45号钢基板上成功获得钴基高温合金块体样品。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能量分散谱(EDS)分析以及室温拉伸和耐磨实验研究钴基合金的激光成型件性能。结果表明钴基高温合金与基体之间形成良好的冶金结合,激光成型后的微观组织多为均匀细小的枝晶,由于存在重熔区,使得部分枝晶发生粗化现象,但无明显缺陷,主要由M_6C,Cr_(23)C_6,Cr Co金属间化合物和γ-Co基体相组成;成型件样品的拉伸断裂断口平整,无颈缩现象,属于脆性断裂,其断裂过程是韧窝-类解理的复合断裂;成型件样品磨损表面存在犁沟磨痕,磨损前后质量损失很小,耐磨性能优良,耐磨机制主要是磨粒磨损、黏着磨损、氧化磨损。     

铝合金表面激光熔覆钛基粉末涂层的性能与组织

采用激光熔覆技术,在铝合金表面制备钛基涂层,对激光熔覆层微观组织、摩擦磨损性能及显微硬度进行测试。结果表明:激光熔覆区主要为树枝晶,过渡区主要为胞状晶,热影响区以等轴晶为主。熔覆层样品表面平均硬度较铝合金基体(120HV)提高了2倍,硬度值为326.3HV。熔覆层的耐磨性能提高显著,表面主要为微小犁沟,磨损损失质量约为铝合金基体的53%。     

42CrMo钢表面高频感应熔覆WC增强镍基复合涂层的研究

通过高频感应加热在42CrMo钢表面熔覆制备0.5 mm厚的WC增强Ni60复合涂层。通过电子显微镜、显微硬度计、能谱仪、X射线衍射仪以及万能摩擦磨损实验机研究分析了图层的组织形貌、相结构、硬度和耐磨性。结果表明:熔覆层组织均匀,主要由WC、W_2C、Cr_(23)C_6、Cr_7C_3、FeNi、Ni_3Fe等相组成,与基体呈冶金结合并伴随有大量合金元素的扩散,结合界面较致密,无明显夹杂等缺陷,结合强度高;熔覆层组织致密,硬度分布较为均匀,WC增强Ni60复合熔覆层耐磨性相比淬火态42CrMo有较大提高。     

激光熔覆送粉量对17-4PH不锈钢基碳化钨熔覆层组织及性能的影响研究

以机械设备摩擦损伤区域的修复与再制造为背景,选取汽轮机叶片用料17-4PH马氏体沉淀硬化不锈钢作为研究对象,采用激光熔覆技术进行表面创新修复,在17-4PH不锈钢表面以不同的送粉量熔覆Ni和WC合金粉末,观察并测试熔覆层、熔覆层与基材交界处和基材的微观结构和成分分布,测试熔覆层的力学性能,在试验过程中分析熔覆过程中送粉量对涂层品质的直接影响。试验结果表明：在相同的激光功率（1 250 W）和送粉速率（10 mm/s）下,随着送粉量的增大,熔覆层的显微硬度增大。