激光熔覆316L不锈钢涂层组织和性能的研究

目的提高45#钢的使用性能和耐蚀性。方法以316L不锈钢粉末为熔覆材料,在45钢退火基体表面制备不锈钢熔覆层,采用CCD中心组合设计,利用金相法检测熔覆层的几何形貌参数,利用光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)分析熔覆层的显微组织,采用显微硬度计和磨损试验机测试熔覆层的显微硬度和磨损性能,利用电位极化曲线测试熔覆层的耐腐蚀性能。结果当激光功率为600 W,扫描速度为22.5mm/s,送粉速率为0.18 r/min时,熔覆层与基体呈良好的冶金结合。熔覆层的硬度在461.3~559.8HV,是基材硬度的2倍左右;磨损量为0.0146 g,是基材的0.1倍;摩擦系数较为稳定,保持在0.5左右,是基材的0.3倍左右;自腐蚀电流密度为3.274×10~(-7) A/cm~2,是基材的0.7倍左右。结论在45钢表面激光熔覆316L不锈钢涂层后,可有效提高其耐磨性和耐蚀性。     

激光功率对Ni基WC熔覆层组织的影响

采用HGL-6000型横流CO2激光器在316L不锈钢表面制备Ni基WC熔覆层,采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)及能谱仪(EDS)观察熔覆层组织并进行成分分析,考查了不同激光功率对Ni基WC熔覆层组织的影响。试验结果表明,激光功率在2500~3500 W范围内,随功率的增加,熔覆层的组织变细,激光功率为4000 W时,熔覆层组织比功率为3500 W的组织粗大,且结合处出现了过烧现象;熔覆层晶内出现了Fe、Ni元素的富集,而晶界处则产生了Cr、W元素的偏聚。     

激光功率对球阀表面激光熔覆Co基合金涂层稀释率及耐腐蚀性能的影响

采用CO2激光器在阀门材料316不锈钢表面激光熔覆了Co基合金涂层。借助扫描电镜、能谱仪和电化学综合测试仪等,探讨了激光功率对涂层稀释率、微观组织及耐腐蚀性能的影响。结果表明:激光功率越大,涂层稀释率越大,熔覆层与基体元素有较多的对流与扩散;熔覆层的耐腐蚀性能随激光功率的增加先提高后降低,当激光功率为2.1k W时,熔覆层的自腐蚀电位最低,为-0.8456 m V,当激光功率为1.8 k W时,熔覆层的腐蚀电流密度最小(3.4152×10-7A·cm-2)。     

激光功率对17-4PH丝材激光熔覆组织及硬度的影响

目的 研究激光功率对17-4PH不锈钢丝材激光熔覆组织及硬度的影响,以确定最佳激光熔覆功率,为17-4PH不锈钢丝材激光熔覆的应用提供参考.方法 在27SiMn钢活塞杆表面,对17-4PH不锈钢丝材进行了不同激光功率熔覆试验,利用金相显微镜和扫描电子显微镜表征不同激光功率熔覆层的微观组织,使用硬度计测量不同激光功率熔覆层和基体的硬度.结果 当激光功率分别为1600、1800、2000、2200 W时,熔覆层的高度由1119μm降低到1006μm,基体的穿透深度和热影响区宽度都随激光功率的增加而增大,熔覆层的组织主要为较短无方向性的板条马氏体.当激光功率为2400、3000 W时,熔覆层的高度、基体的穿透深度和热影响区宽度均随激光功率的增大而增加,最大值分别达到1119、310、638μm,熔覆层的组织主要由具有方向取向的板条马氏体组成,靠近基材的位置由晶粒细小而致密的等轴晶组成,随着激光功率的增加,熔覆层弥散析出的沉淀颗粒越来越多.此外,熔覆层和热影响区的显微硬度均高于基体,随着激光功率的增加,熔覆层的显微硬度明显增大,最高可达479.4HV0.2.结论 综合考虑激光功率对17-4PH不锈钢丝材激光熔覆组织及硬度的影响,2600 W为最佳激光熔覆功率.     

功率对激光熔敷Ni基WC涂层组织与硬度的影响

利用6kW光纤激光器在Q235钢板表面激光熔覆Ni基WC复合涂层。使用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪、显微硬度计,研究了不同激光功率下熔覆层组织形态、成分和显微硬度的变化规律。结果表明：WC部分发生溶解并与其他元素相互作用形成共晶物,析出后以块状、条状、粒状等形态存在;随着激光功率的增加,熔覆层的高度、熔深和稀释率逐渐增加,熔覆层平均硬度先增加后减小,当激光功率为2500W时能够获得最高硬度,可达基体硬度的5倍左右。     

45# 钢表面激光熔覆自熔性镍基碳化钨粉末

目的提高45#钢的表面性能。方法利用IPG光纤激光加工系统,采用不同的工艺参数在45#钢表面激光熔覆自熔性镍基碳化钨粉末,对熔覆层的宏观表面(平整度、表面硬度、裂纹情况)及金相组织、显微硬度分布进行对比分析。结果在激光功率为1200 W、扫描速度为2 mm/s、送粉电压为7 V时,获得的熔覆层宏观表面相对平整光滑,平均洛氏硬度约是基体的2.5倍。由微观组织分析得知,熔覆层及界面处无裂纹、气孔等缺陷,熔覆层中上部组织晶粒细小,沿熔覆层与基体交界处向外,晶粒呈现柱状晶及等轴晶,组织性能良好,基体与熔覆层间冶金结合比较牢固。熔覆层显微硬度分布比较均匀,并且与基体相比提高了约1.5倍。结论 45#钢表面机械性能得到提升,在其表面激光熔覆自熔性镍基碳化钨粉末具有可行性和研究价值。     

钛合金表面激光熔覆钴基合金层的组织及力学性能

在TC4钛合金表面利用激光熔覆Co基合金粉末涂层,利用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和洛氏硬度计研究涂层的微观组织及力学性能。结果表明:当扫描速度固定为400 mm/s,激光功率为1.3、1.5、1.7 k W熔覆时,涂层与基体之间都实现了冶金结合。其中,激光功率为1.5 k W时熔覆效果最好,熔覆层内组织均匀致密无气孔和裂纹等缺陷。激光功率为1.3 k W时,熔覆层内出现了裂纹。当激光功率固定为1.5 k W,扫描速度为300、350、400 mm/s时,熔覆层和基体的结合情况良好,熔覆层内组织均匀致密无缺陷。随着激光功率和扫描速度的增大,涂层表面硬度呈减小的趋势,但都高于TC4基体硬度的两倍左右,表明在TC4表面激光熔覆Co基合金粉末涂层可以显著提高其硬度。     

表面激光熔覆改性对体育器材耐磨性能的影响

采用激光熔覆改性技术在碳钢表面制备316L不锈钢涂层和不同成分配比的316 L+Al_2O_3复合涂层,研究了Al_2O_3含量对复合熔覆层形貌、显微硬度和耐磨性能的影响。结果表明,复合熔覆层主要由γ奥氏体相和α铁素体相组成。随着距离熔覆层表面距离的增加,316 L熔覆层和316 L+Al_2O_3激光熔覆层的显微硬度都逐渐减小。随着复合熔覆层中Al_2O_3含量的增加,熔覆层的硬度呈现先增加而后减小的趋势。随着熔覆层中Al_2O_3含量的增加,复合熔覆层的磨损量先减小而后增大,在Al_2O_3含量为6%时磨损量最小。     

激光功率对高速激光熔覆Ni/316L层组织与力学性能的影响

为研究高速激光熔覆Ni/316L层组织与力学性能随激光功率的演变规律,分别采用1.1、1.3 和1.5 kW激光功率在Q235钢表面熔覆Ni/316L层。采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、显微硬度计、冲击试验机及Knoop压痕法研究了熔覆层的显微组织、显微硬度、冲击性能与弹性模量。结果表明,激光功率为1.1 kW时熔覆层内部晶粒生长取向存在垂直于界面生长和与界面成一定角度交叉生长两种模式,并含有少量孔隙等缺陷,熔覆层/基体界面元素成断崖式分布,二者互扩散程度较低。随着激光功率升高,熔覆层晶粒转变为以垂直于界面生长为主,且涂层内部致密性高,缺陷较少,熔覆层/基体界面元素互扩散程度提升。激光功率对熔覆层硬度、冲击性能都存在显著影响,但是对弹性模量的影响较低。不同激光功率下,熔覆层最大硬度均出现在距界面100 μm左右的区域;功率从1.1 kW提升至1.5 kW时熔覆层熔合区最大硬度提高约50%;功率为1.5 kW时,试样的冲击性能较基体提高约20%。     

基于激光熔覆不锈钢涂层技术的工艺及腐蚀性研究

通过激光熔覆技术在Q235钢表面激光熔覆316L不锈钢涂层,研究了激光熔覆工艺参数对单道熔覆层几何尺寸及外观形貌的影响。对多道熔覆层的微观组织以及耐蚀性进行了分析。结果表明:激光电流对增大熔覆层高度、宽度和深度具有积极影响,而扫描速度是熔覆层成型尺寸的消极因素。通过耐蚀性实验得出不锈钢涂层的耐腐蚀性能高于基体的耐腐蚀性能。     

激光熔覆技术研究进展

激光熔覆技术是一种先进的材料表面改性技术,具有稀释率小、熔覆层组织致密、涂层与基体结合良好及工作环境无污染等优点。从激光熔覆喷头、激光熔覆工艺、激光熔覆材料、激光熔覆技术的工业应用这4个方面,综述了激光熔覆的研究进展。其中,在激光熔覆喷头方面,介绍了激光光斑的种类及转换原理和熔覆材料的引入方式,总结了激光束与粉束的耦合模式和熔覆喷头的种类,包括旁轴送粉熔覆喷头、光外同轴送粉喷头、光内同轴送粉喷头以及特殊工况下的熔覆喷头。在激光熔覆工艺方面,阐述了工艺参数对熔覆层宏观形貌和组织性能的影响,总结了激光熔覆复合工艺的辅助加工方法,论述了超高速激光熔覆新工艺的原理及技术优势,并介绍了激光熔覆过程控制的研究进展。在激光熔覆材料方面,阐述了熔覆材料的种类及增强相的添加方式。在激光熔覆技术的工业应用方面,介绍了激光熔覆技术在矿山机械、模具再制造以及铁路修复等领域的应用。最后对激光熔覆技术的发展趋势及应用前景做出了展望。     

激光熔覆耐磨涂层的研究进展

介绍了以镍基、钴基合金为主的激光熔覆耐磨涂层的研究进展，分析了熔覆层开裂等问题。目前激光熔覆工艺研究较为活跃，而对其加热、凝固过程的相变动力学、热力学、扩散过程和界面行为以及熔覆层显微组织、相结构的研究相对较弱；对熔覆层开裂问题的研究多集中在工艺参数和凝固组织特征上，要彻底解决熔覆层开裂问题，应从微观角度入手，分析熔覆层显微组织结构和相组成对熔覆层裂纹的影响。     

激光熔覆工艺与粉末对覆层开裂行为的影响

在高参数阀门零件密封面上进行厚覆层激光熔覆时,发现覆层裂纹是主要的质量缺陷,讨论了熔覆工艺,覆层材料地激光熔覆层开裂行为的影响。     

激光熔覆多道搭接成形质量与效率控制方法

目的揭示激光熔覆工艺参数对多道搭接成形质量与效率的耦合作用规律,提高多道搭接熔覆层表面与内部组织质量及成形效率。方法采用响应面中心复合设计建立激光功率、扫描速度、气流量和搭接率与多道搭接表面平整度、熔覆效率及气孔面积之间的数学模型,通过方差分析及检验指标,验证了所建立数学模型的正确性。结果激光功率和气流量对表面平整度的值影响并不显著。表面平整度的值与扫描速度、搭接率成反比;搭接率对熔覆效率的影响较为显著,搭接率的增大使熔覆效率减小;四个工艺参数对于气孔面积都有不同程度的影响,适当增大搭接率和减小扫描速度可以减小熔覆层气孔面积。以表面平整度最好、熔覆效率最高和气孔面积最小为目标优化工艺参数,通过试验获得表面平整度、熔覆效率、气孔面积预测值与实际值的误差分别为1.36%、6.12%、7.89%,进一步验证了该模型的准确性。结论该研究成果为多道熔覆涂层质量、熔覆效率的控制与预测以及工艺参数的优化提供了理论依据。     

双金属复合管复合工艺研究进展

综合介绍了双金属复合管的复合工艺类型——机械复合和冶金复合;重点对这两大复合类型的各种工艺优缺点进行了对比分析,并提出应立足于国内现有生产水平,借鉴外国的研究和应用经验,进一步开展对双金属复合管复合工艺和焊接工艺研究,为双金属复合管在恶劣环境油气田的成功应用奠定基础。     

等离子熔覆TiC/Ni超厚梯度熔覆层的组织与性能

利用等离子熔覆技术,选择适当的工艺参数,在Q235钢表面熔覆形成TiC/Ni超厚熔覆层.采用扫描电镜、X射线衍射仪、金相显微镜、显微硬度计分析测试了涂层的相、组织、成分及性能.结果表明,熔覆层厚度可达2.7 mm,无裂纹、气孔等缺陷.从熔覆层底部到表层,TiC颗粒的含量和粒径均呈梯度变化;熔覆层中的组织由界面到表层依次为:平面晶、胞状晶、树枝晶;从基体到熔覆层Fe元素含量逐渐减少,而Ni,Cr,Si元素含量则逐渐增加,TiC 颗粒呈弥散分布.熔覆层硬度最大可达800 HV,平均硬度是基体的4～5倍.     

多道激光熔覆温度场的有限元数值模拟

分析了激光熔覆过程中温度场的主要影响因素,在主要考虑边界条件和热源数据的基础上,建立了送粉式激光熔覆多道搭接情况下温度场的有限元计算模型,并对板材上搭接三道熔覆层的熔覆温度场进行了三维数值模拟,得到了每道熔覆层上中心点的温度变化规律.结果表明,在激光熔覆过程中每道熔覆层中心点上的温度随时间延长呈锯齿状变化,且每个中心点所能达到的最高温度并不相同.此外,搭接情况下,熔覆层中心点每次升温前的最低温度是随着熔覆顺序的进行而逐渐升高的,且升高趋势类似于抛物线.此计算结果合理,为研究应力场和应变场的变化规律打下基础.     

扫描速度对激光熔覆Ni基WC合金涂层组织与性能的影响

在45钢表面激光熔覆镍基WC合金涂层,分析扫描速度对熔覆层的成型、组织和性能的影响。采用金相显微镜、扫描电镜、显微硬度仪和摩擦磨损试验机对熔覆层的显微组织、化学成分、相组成以及耐磨耐蚀性进行分析测试。结果表明,熔覆层组织致密,与基体有良好的冶金结合。扫描速度增大,熔覆层出现裂纹的倾向增大,底部柱状晶外延生长层宽度减小,组织晶粒细化,相组成种类几乎没有变化,显微硬度增大,耐磨耐蚀性提高。当扫描速度为200 mm/min时得到成型性及耐磨耐蚀性优良的熔覆层。     

A COMPREHENSIVE MODEL OF LASER CLADDING

A novel model was presented to predict the evolutionary development of cladding layer, and a method based on Lambert-Beer theorem and Mie's theory was adopted to treat the interaction between powder stream and laser beam. By using the continuum model and enthalpy-porosity method, the uid ow and heat transfer in solid-liquid phase change system were simulated. The commercial software PHOENICS, to which several modules were appended, was used to accomplish the simulation. Numerical computa- tion was performed for Stellite 6 cladding on steel, the obtained results are coincident with those measured in experiment basically.     

不锈钢带极电渣堆焊层金属耐腐蚀性能

采用带极电渣堆焊（ESW）和带极埋弧堆焊（SAW）两种方法在Q235母材上熔敷不锈钢层,分析了这两种方法和不同焊接速度下得到的堆焊层金属的电化学腐蚀及晶间腐蚀性能.电化学腐蚀结果表明,9.8%H2SO4溶液中,当扫描电位低于-300 mV时,堆焊层金属即可进入钝化状态,堆焊层金属（ESW v=8 m/h）的电化学腐蚀性...