Inconel 738激光熔覆层的裂纹控制方法

针对镍基高温合金激光熔覆过程中覆层极易产生裂纹的问题,在高温合金K438基体上激光熔覆Inconel 738合金粉,研究了熔覆层的开裂机理以及裂纹控制方法。裂纹由靠近基体端的过渡层产生并扩展到熔覆层,具有典型的沿晶特征,裂纹的形成主要与熔覆层中的热输入和低熔共晶相有关。从减少激光熔覆层中的低熔共晶相出发,通过优化激光熔覆工艺参数、添加适量Y2O3以及对基体进行同步冷却,可在一定程度上减少甚至避免熔覆层裂纹的产生。     

镍基超合金的Nd-YAG激光熔敷涂层行为研究

对ЖС6y、К24、К17三种镍基超合金的几种材料的Nd—YAG激光熔敷涂层行为进行了试验研究,并与三种超合金激光重熔行为进行了对比。研究表明,三种镍基超合金的重熔性都很差,热裂纹敏感性高,重熔区出现很多凝固裂纹。几种粉末涂层行为不尽相同,但对超合金基材的裂纹敏感性都有程度不同的改善,大大减少甚至抑制了基村上裂纹的产生,并在其与基材的界面处形成一白亮的熔合区,达到冶金结合。采用某几种钴基合金和镍基合金粉末,可在某种超合金基材上获得高质量无裂纹涂层。     

激光焊接铸造镍基高温合金工艺研究

研究了铸造镍基高温合金（Ｋ３）激光焊接时工艺参数对焊缝熔深及熔宽的影响．讨论了焊缝及热影响区产生热裂纹的机制及防止措施．结果表明，采用合适的激光焊接工艺可得到有较高强度、没有裂纹和气孔等焊接缺陷的接头．     

高温合金K403的激光熔覆研究

研究了高温合金K403基体上商用镍基自熔合金和自配无硼、硅元素镍基合金的激光同步送粉熔覆过程,分析了基体组织状态、熔覆层材料和熔覆工艺参数对熔覆层裂纹倾向的影响,探讨了激光熔覆技术强化和修复高温合金叶片的可行性。研究发现,激光熔覆时大多数裂纹是从基体侧形成后深入到熔覆层中,而基体组织中缩松等铸造缺陷及晶界低熔点共晶的存在是熔覆层开裂的重要原因。采用无硼、硅元素合金熔覆改善了结合区性能,与自熔合金相比,有助于改善熔覆层裂纹倾向。加入适量稀土氧化物有助于减少或消除裂纹。熔覆工艺参数对裂纹产生的影响较大,存在一个无裂纹参数选择范围。研究证明,高温合金基体上熔覆无硼、硅元素合金更易于消除熔覆层裂纹,实现强化与修复更具优势。     

激光熔覆高温合金及其应用

高温工模具的失效方式主要为工作面的热磨损和氧化热疲劳。针对这一特点，选用镍基高温合金＋ＷＣ和ＭＣｒＡＩＹ合金（Ｍ＝Ｎｉ，Ｃｏ）＋ＷＣ进行激光熔覆试验，并对激光熔覆层进行组织性能测试。结果表明，镍基高温合金＋ＷＣ有较高的热强性，而ＭＣｒＡＩＹ＋ＷＣ则有较佳的抗氧化性。将两类合金激光熔覆层应用于无缝钢管顶头上提高使用寿命１～４倍。其中以ＭＣｒＡＩＹ合金＋１０％ＷＣ激光熔覆顶头寿命最长。     

激光熔覆过渡金属硅化物Laves相增强高温耐磨抗氧化涂层组织与性能研究

采用激光熔覆技术,在1Cr18Ni9Ti基材上,“原位”合成了以MoNiSi及Co_3MoSi Laves相为增强相的镍基和钴基复合材料涂层。利用OM,XRD、SEM、TEM等研究了涂层的显微组织和微结构,并考察了涂层的显微硬度、耐磨损性能和高温抗氧化性能。结果表明,镍基、钴基激光熔覆涂层显微组织分别为MoNiSi分布在镍基固溶体基体上和初生Co_3Mo_2Si分布在Co固溶体和Co_3Mo_2Si共晶基体上。两种合金的强化相均为具有密排六方晶体结构的MgZn_2型Laves相、且固溶大量合金元素Cr;固溶体相均为面心立方晶体结构,Cr、Si、Mo等合金元素固溶含量很高。镍基、钴基激光熔覆涂层的平均显微硬度分别为650HV_(0.2)和1000HV_(0.2)。与不锈钢和镍基高温合金相比,Laves相增强激光熔覆复合材料涂层具有优良的耐磨和抗高温氧化综合性能。     

激光熔敷钴基 WC复合材料

激光熔敷钴基材料的主要问题是熔敷层的开裂现象,在低于５ｋＷ的激光器功率下进行熔敷,如果不对基材采取预热或缓冷措施,一般都有裂纹产生,本文讨论ＷＦＬＣ－０８和ＷＦＬＣ－０９两种钴基材料在２．５ｋＷ激光功率下的熔效及抗裂性能。用横流ＣＯ２激光器对５种钴基和钴基＋ＷＣ复材料进行了熔敷试验。基体试样为２０＃钢,激光器功率２．５ｋＷ,光斑直径５ｍｍ,扫描速度３ｍｍ／ｓ,搭接宽度２ｍｍ,搭接６道完成整个熔敷层。试验用粉末材料依次为ｓｔｅｌｌｉｔｅ６＃、ｓｔｅｌｌｉｔｅＳＦ６（ＷＦ１４１）、ＷＦＬＣ－０．８、…     

变功率激光熔覆镍基涂层裂纹特性研究

为解决航空发动机热端叶片的高损耗现状,提高叶片的表面性能以延长服役寿命,通过对镍基高温合金K417G表面进行变参数激光熔覆制备GH3536涂层,并通过光学显微镜、扫描电子显微镜、XRD衍射仪等仪器对熔覆层的宏观微观形貌进行观察并结合EDS能谱仪元素分布及偏析结果综合检测结果研究激光功率变化带来的熔覆层的成型质量以及性能影响。分析了熔覆层表面区域以及和基体结合区的裂纹缺陷程度以及缺陷形成原因,并通过对比激光功率变化带来的元素偏析影响与裂纹分布的关系,达到工艺参数优化的目的。熔覆层与基材结合界面呈波浪状,且于一定范围内,随着激光功率提升,熔覆层与基体组织交界区域的裂纹明显减少。熔覆层中元素偏析情况,随激光功率降低愈发明显以及伴随晶枝组织的生长方向偏转现象。     

飞秒激光加工镍基高温合金叶片气膜孔的试验研究北大核心CSCD

分析了飞秒激光与镍基高温合金的相互作用机理,对于飞秒激光加工的热影响区极小做出了理论解释;对单脉冲的激光光源项进行改进,使用螺旋加工法,进行了飞秒激光加工镍基高温合金气膜孔加工试验,得到了激光功率、离焦量、单层进给量、单层扫描时间对于加工质量的影响规律,找到了最优工艺参数,对设计激光加工工艺参数提供理论参考。     

扫描速率对激光熔覆镍基合金涂层性能的影响

为了提高材料表面强度和硬度,在材料的表面采用激光熔覆技术熔覆合金涂层以提高其表面性能。相同的激光功率下采用不同的激光扫描速率在材料表面激光熔覆制备镍基（Ni60）复合涂层,取得了在基材表面获得理想熔覆层的工艺参量,并对熔覆层的性能进行了检测。结果表明,随着激光扫描速率的增加,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降低,裂纹出现增大趋势,熔覆层显微硬度高出基材显微硬度约500HV,激光熔覆技术在一定范围内可以实现对基材的表面硬化。该结果为材料表面强化的研究提供了参考。     

铸铁表面抗裂耐磨激光熔敷材料的研制

采用铁基熔敷材料 ,在不预热情况下通过调整熔敷金属Ni含量 ,改变铸铁激光熔敷层内奥氏体相与渗碳体相体积分数 ,进而抑制熔敷层裂纹的产生。在抗裂性最佳激光熔敷工艺参数基础上 ,研究了Ni对熔敷层奥氏体体积分数及表面裂纹率的影响 ,揭示了熔敷层开裂的微观机制 ,获得了搭接 2 5道熔敷层不裂的Fe C Si Ni系熔敷材料。以此熔敷材料为基础 ,改变钛粉含量 ,在熔敷层得到原位自生TiC ,研究了TiC对熔敷层耐磨性的影响 ,分析了TiC数量对熔敷层磨损形貌及磨损质量损失的影响规律 ,最终获得了可显著提高熔敷层抗裂性及耐磨性的Fe C Si Ni Ti熔敷材料。     

工艺参数对钴基合金激光熔覆层显微组织及开裂性的影响

研究不同搭接宽度和层数对激光熔覆的显微组织及开裂性的影响。结果表明：随着搭接宽度和层数的增加,显微组织变大;随着搭接宽度的增加,开裂性降低;随着熔覆层数的增加,开裂性增加。     

镍基碳化钨金属陶瓷激光熔覆层开裂性的研究

利用２ｋＷＣＯ２激光器在Ａ３钢板上进行Ｎｉ基ＷＣ金属陶瓷的激光熔覆试验，研究了在不同工艺条件及碳化钨含量下熔覆层的开裂性能。结果表明，碳化钨金属陶瓷激光熔覆层中碳化钨本身成了裂纹产生与扩展的薄弱环节，但碳化钨含量较高时熔覆层裂纹率反而降低。试验结果还显示，不同碳化钨含量下，熔覆层的宏观裂纹数目随激光扫描速度的变化规律不同     

镁合金成品件的激光多层涂敷

本文采用激光多层涂敷的方法对镁合金成品件进行了本体涂敷。使用Nd—YAG固体激光器,采用镁合金填料进行了涂敷,徐敷区的显微硬度超过127Hv,涂敷厚度为0.8—1mm。用X—ray衍射仪对基材和多层涂敷区域进行了物相分析,用金相显微镜和扫描电镜观察了基材组织与多层涂敷区组织。结果表明,使用激光多层涂敷的办法修复镁合金的成品件是可行的。     

基材晶体取向对激光多层涂覆微观组织的影响

采用镍基合金粉 ,研究了激光多层涂覆过程中基材晶体取向对涂层凝固组织的影响规律。实验发现 ,在适当的工艺条件下 ,若基材表层的晶体取向与合金择优取向相近或一致时 ,可得到与基材晶体取向一致的涂覆层 ,整个涂层中呈现细小、规整且与基材组织连续的定向柱状枝晶 ,仅顶端存在一薄层取向改变的枝晶生长区。而当基材表层晶体取向与合金择优取向不同时 ,涂层中得到的是取向不规则的细小枝晶     

塑料模具激光精密修复技术的研究

脉冲Nd:YAG激光熔覆技术是精密修复塑料模具最有效的方法之一，激光器的电压、电流、脉冲宽度、脉冲频率与激光的扫描速度、光斑直径等工艺参数直接影响着熔覆的质量。为了综合考虑各工艺参数的影响和简化工艺调整过程，提出了重叠率的观念，建立了重叠率的计算方程。分别采用预置熔覆法和手动送丝法在低碳钢基体上熔覆Ni基合金，获得了最佳工艺参数：单脉冲能量为6.7 J，重叠率为97.4%。利用扫描电子显微镜观察了手动送丝熔覆层存在的冶金缺陷，对其产生的原因进行了初步探讨。     

Pump Uniformity and Temperature Profile Measurements in a Planar Waveguide Nd:YAG Laser by a Beam Deflection Method

A planar waveguide laser using a large-core Nd:YAG waveguide and face-pumping by diode bars has produced a multimode power up to 160 W, with direct-contact water-cooling across the largest faces of the waveguide in the lateral direction. A method is reported that measures the nonuniform heat dissipation in the waveguide core and nonuniform water-cooling through deflection of a helium-neon laser beam passing through the waveguide claddings. Temperature gradients resulting from the varying heat transfer coefficient to the coolant are quantified, together with lateral thermal lens effects associated with edge-cooling and nonuniform pumping. The heat flux in the claddings is compared for two different waveguide structures, giving information on multipass face-pumping efficiency and uniformity.     

纯铜表面脉冲激光熔覆Ni60涂层的结构与性能研究

为了克服纯铜表面激光熔覆时热量难以积聚的困难,得到冶金结合良好的Ni60熔覆层,采用预热辅助脉冲激光熔覆的方法,在纯铜表面进行了Ni60合金粉末的熔覆实验,并建立了纯铜表面预热辅助脉冲激光熔覆过程的3维瞬态热弹塑性模型,对温度场及残余应力进行了仿真。预热温度达到573K时,Ni60熔覆层中裂痕完全消除;预热温度为673K时,激光熔覆的加工效率提升了2.2倍;预热辅助脉冲激光熔覆得到的Ni60熔覆层平均硬度达到800HV_0.2;常温下,Ni60熔覆层与ASTM52100钢相对耐磨性为4.45,摩擦系数约是铜和ASTM 52100钢的57%。结果表明,随着预热温度的升高,Ni60熔覆层中裂纹减少,激光熔覆效率提高;Ni60熔覆层有效地提高了表面硬度,减小了摩擦系数。通过预热辅助脉冲激光熔覆技术,在纯铜表面制备得到无裂纹、无气孔的Ni60熔覆层,可有效地提高铜基材的硬度与耐磨性。     

Selected area laser-crystallized polycrystalline silicon thin films by a pulsed Nd:YAG laser with 355 nm wavelength

Selected area laser-crystallized polycrystalline silicon(p-Si) thin films were prepared by the third harmonics (355 nm wavelength) generated by a solid-state pulsed Nd:YAG laser.Surface morphologies of 400 nm thick films after laser irradiation were analyzed.Raman spectra show that film crystallinity is improved with increase of laser energy.The optimum laser energy density is sensitive to the film thickness.The laser energy density for efficiently crystallizing amorphous silicon films is between 440-634 mJ/cm2 for 300 nm thick films and between 777-993 mJ/cm~2 for 400 nm thick films.The optimized laser energy density is 634,975 and 1571 mJ/cm~2 for 300,400 and 500 nm thick films,respectively.