Fe—C—Si—B合金连续激光非晶化及非晶形成条件的研究

在珠光体球墨铸铁表面Ｆｅ－Ｃ－Ｓｉ－Ｂ激光共晶合金化层上获得了占整个熔池面积的８０％以上的白亮层，经透射电镜明场形貌和电子选区衍射证实白亮层为非晶组织。激光非晶化时熔池底部晶态基体的外延生长是影响非晶化的最关键因素，外延生长的突然中断是实现非晶化的首要条件，外延生长的突然中断只有在共晶成分组成均匀，组织细化以及足够的激光功率密度和扫描速率下才发生。     

宽带激光熔覆非晶合金涂层界面组织结构

目的提高材料的表面性能和开拓非晶涂层的应用。方法将Fe-Cr-Si-P非晶态合金粉末预涂覆于304L不锈钢基材表面,采用宽带激光熔覆技术制备非晶涂层。通过光学显微镜和扫描电镜分析涂层的微观组织结构和界面组织特征。采用FLUENT软件建立宽带激光熔覆的流场模型,并模拟激光熔池内的流场分布。结果涂层组织具有明显的分层结构,涂层界面区为平面晶和外延树枝晶,涂层中部区域为大面积非晶区,涂层表面为等轴树枝晶,且界面外延生长层的高度随激光扫描速度的增大而减小。激光熔池的流动为对流机制,熔体流动速度在熔池中部出现了低谷,最大速度出现在熔池表面,在熔池下部流体也会出现一个速度峰值。峰值距熔池底端的距离随着扫描速度的增加而减小。结论宽带激光熔覆的Fe-Cr-Si-P涂层由非晶和树枝晶结晶相组成,涂层组织为分层结构。熔池底部峰值距熔池底端的距离随着扫描速度的增加而减小,且与外延生长层厚度的实测距离基本吻合。建立了激光工艺参数与外延生长层厚度的关系模型,为宽带激光熔覆大面积非晶涂层的可控制备提供了理论依据。     

激光快速熔凝Ni-Sn共晶合金的组织演变

采用Ni 28%Sn,Ni 30%Sn,Ni 33%Sn和Ni-35%Sn(质量分数)共4种成分的亚共晶和过共晶合金,考察了Ni Sn共晶合金在激光快速熔凝过程中的组织演化过程.当激光扫描速率较低时,Ni 28%Sn亚共晶合金和Ni-35%Sn过共晶合金的熔凝组织主要由细化的初生枝晶(亚共晶合金为α-Ni相,过共晶合金为Ni3Sn相)和枝晶间共晶(α-Ni+Ni3Sn)组成;近共晶合金Ni-30%Sn和Ni 33%Sn的熔凝组织基本相似,熔池从底部到顶部存在柱状共晶团向等轴状共晶团的转变.Ni-Sn亚共晶和过共晶合金熔池底部皆存在少量粗大的残留初生相.激光快速熔凝后,相比基材中所存在的层片和棒状共晶的混合组织,熔池内的共晶组织皆为层片状共晶,层片间距相比基材明显减小,并呈现垂直于熔池底部外延生长的特征.通过对比4种成分合金在不同激光扫描速率下的熔凝组织,获得了激光快速熔凝条件下Ni-Sn合金共生生长区的成分范围以及临界激光扫描速率.应用描述快速枝晶生长的KGT模型和快速共晶生长的TMK模型对熔凝组织进行了分析,模型计算结果与实验结果符合良好.     

FeCSiB合金连续激光非晶化的研究

以激光合金化得到的ＦｅＣＳｉＢ四元共晶层为基础，对连续激光非晶化进行了系统的实验研究，并从理论上论证了连续激光非晶化的凝固特征，探讨了连续激光非晶化的机制。     

FeCSiB合金连续激光非晶化的研究

以激光合金化得到ＦｅＣＳｉＢ四元共晶层为基础，对连续激光非晶化进行了系统的实验研究，并从理论上论证了连续激光非晶化的凝固特征，探讨了连续激光非晶化的机制。     

激光熔覆Fe-Ni-Si-B非晶层的形成条件

采用5 kW横流CO2激光器在45钢基体上激光熔覆制备了Fe38Ni32Si16B14的非晶层.利用X射线衍射和透射电镜分析了熔覆层物相、组织结构与非晶形成的影响因素.结果表明,B以硼铁的形式加入有利于非晶层的形成;Si含量为16%时非晶层形成能力达到最大,Si在作为合金组元的同时还起到防止其他元素氧化烧损的作用,其含量影响到合金系的玻璃形成能力;激光功率和光斑直径一定时,扫描速度影响熔池的均匀化程度和冷却速度.在激光功率4 800 W,扫描速度3 500 mm/min时,可以实现激光表面非晶化.     

一种新型Nd基块体非晶合金

在铜模铸造条件下制备了直径2．5mm的Nd61Fe30Zn9块状非晶合金．在普通DSC条件下，没有观察到这种合金的玻璃转变温度，晶化温度为730K，比Nd60Fe30Al10非晶合金的晶化温度低约70K，因此该合金的热稳定性较低．熔化行为分析表明，合金Nd61Fe30Zn9的熔化过程为单峰吸热过程，且熔化区间仅为54K，说明该合金的成分接近合金的共晶成分，但母合金的自然凝固组织不具有共晶凝固特点，表现为粗大的枝晶状组织．讨论了成分和组织对合金非晶形成能力的影响．     

激光立体成形退火态Zr_(55)Cu_(30)Al_(10)Ni_5粉末的晶化行为

将等离子旋转电极法所制Zr_(55)Cu_(30)Al_(10)Ni_5(Zr55)粉末在1000 K退火处理后作为沉积材料,应用激光立体成形技术沉积Zr55块体非晶合金,考察工艺参数及退火态粉末尺寸对熔覆层晶化行为的影响。结果表明,不同尺寸退火态粉末组织均由Al_5Ni_3Zr_2、CuZr_2和Al_2Zr_3相组成。以不同激光线能量熔覆后,试样的熔池区主要为非晶,晶化区由熔池底部到热影响区依次分布NiZr2纳米晶、CuZr_2+ZrCu枝状共晶和CuZr_2+ZrCu球粒状共晶,共晶尺寸随着距熔池区距离的增加而减小。当激光线能量较低时,熔覆层均保持较高含量的非晶相。随着激光线能量的增大,尺寸为75~106μm的退火态粉末所制试样的晶化程度无明显加强,而尺寸为106~150μm的退火态粉末所制试样的晶化程度显著加剧。Zr55合金熔覆沉积层的晶化差异受粉末本身相结构影响较小,主要由熔覆不同尺寸粉末时熔池及热影响区的热历史决定。     

二元共晶比例法制备铜基大块非晶合金

采用二元深共晶比例法,设计了系列Cu-Ti-Zr-Ni非晶合金成分.采用传统的铜模铸造法,由成分为Cu52.55Ti30.05Zr11.4Ni6与Cu53.1Ti31.4Zr9.5Ni6的两种合金可以制备出临界直径达5 mm的完全非晶组织.两合金均具有较高的约化玻璃转变温度(Trg),分别为0.603与0.598,其合金成分更加接近体系深共晶点,因而具有良好的玻璃形成能力.其中Cu52.55Ti30.05Zr11.4Ni6的玻璃转变温度(694 K)与过冷液相区宽度(52 K)均较高,表明该合金具有良好的热稳定性.     

Fe-Ni-Si-B-V激光表面快速熔凝非晶化

采用５ＫＷ连贯激光器,通过微区Ｘ射线衍射、金相显微镜和显微硬度分析,研究实现Ｆｅ４０－Ｎｉ３６－Ｓｉｇ－Ｂ１４－Ｖ２合金汐光非晶化的条件,通过控制激光功率密度和激光扫描速度等参数,实现了Ｆｅ４０－Ｎｉ３６－Ｓｉｇ－Ｂ１４－Ｖ２合金表面非晶化化。试验结果表明,激光功率密度和激光扫描速度是实现材料表面非晶化的重要条件。选择激光功率密度和激光扫描速度要综合考虑,既要有足够大的冷却速度,以昌化;又要保证熔     

激光重熔纳米氧化锆热障涂层的抗热冲击性能

采用纳米氧化锆团聚粉末和等离子喷涂技术制备了纳米氧化锆涂层,试验研究了激光重熔工艺参数(激光比能量)对纳米氧化锆涂层抗热冲击性能的影响.结果表明,激光重熔工艺参数对重熔涂层的抗热冲击性能影响显著,采用合适的工艺参数(激光比能量),可以使重熔涂层获得最佳的抗热冲击性能.不同激光重熔工艺参数处理的涂层形成的组织结构不同,使得涂层的抗热冲击性能不同.合适的激光重熔工艺参数下涂层表现出高的抗热冲击性能,主要是因为重熔后的涂层组织结构有利于热应力的释放以及其相结构在高温冲击下具有良好的稳定性.     

STRUCTURE AND SURFACE STUDIES OF MgxZn1-xO FILMS GROWN BY PULSED LASER DEPOSITION

1.IntroductionZnO isa novelphotonic m aterialw ith the propertiessim ilarto those ofG aN.ZnO isofhexagonalw urtzite-type structure w ith a direct w ide band gap of3.3eV and an excitonic binding energy of￣60m eV,m uch largerthan￣25m eV ofG aN[1,2].Thispe…     

定向凝固镍基高温合金表面微弧火花外延沉积MCrAlY涂层

在分析微弧火花沉积工艺产生的单熔体快速凝固过程的基础上,提出将微弧火花沉积用于制备具有定向凝固特征的防护涂层.结果表明:采用微弧火花沉积可在定向凝固高温合金表面获得超细的胞状柱晶结构、外延生长的MCrAlY涂层.与激光外延生长涂层相比,微弧火花外延涂层能够保持完全的柱状晶结构,而激光外延涂层表层通常会形成等轴晶层;另外,在组织均匀性、组织粗细、界面熔合区大小等方面微弧火花涂层具有明显的优势.     

Investigation on surface figuration and microstructure of laser glazed nanostructure zirconia thermal barrier coatings

CO2 continuous wave laser beam had been applied to the laser glazing of plasma sprayed nanostructure zirconia thermal barrier coatings. The effects of luser glazing processing parameters on the surface figuration and microstructure change had been carried out, the microstructure and phase composition of the coatings had been evaluated by the scanning electron microscope (SEM) and the X-ray diffraction (XRD). SEM observation indicates that the microstructure of the as-glazed coating could be altered from single columnar structure to a combination of the columnar grain and fine equiaxed grain with the different laser glazing conditions. XRD analysis illustrates that the predominance phase of the as-glazed coating is the metastable tetragonal phase, and the glazed coating with the single columnar structure has shown the clear orientation in (220) and (400) peaks while the other coatings do not show that.     

金属外延生长的原子级观察

本文用场离子显微镜(FIM)对金属外延层的结构进行了原子级的观察。 超晶格外延生长的条件依赖于表面能和晶格参数的匹配。在表面能匹配条件被满足的情况下,从原子级尺度来看,外延生长中存在各种缺陷,例如空位、空位团、空洞、位错和孪晶。产生缺陷主要是外延材料与衬底晶格参数失配引起的。 实验观察到在一定条件下外延生长会使金属表面合金化。可能的机制是交换扩散机制。     

激光熔敷抗氧化与隔热涂层组织结构及高温性能研究

对镍基高温合金上激光重熔等离子喷涂热障涂层进行研究,并对其高温性能进行了测试.结果表明,ZrO2陶瓷涂层为细化柱状晶,柱状晶晶界处含Al、Ti等元素,NiCoCrAlY结合层为奥氏体胞晶.相分析确定形成了立方和四方混合ZrO2.其高温氧化和热循环性能比等离子喷涂形成的热障涂层显著提高     

OBSERVATION OF EPITAXIAL OVERLAYER OF METALS AT ATOMIC LEVEL

Observation of epitaxial overlayer of metals at atomic level has been successfully observed infield ion microscope with 5 ns pulsed-laser heating.The condition of superlattice layer growthdepends on the surface free energy and the lattice misfit.Many defects,such as vacancies,va-cancy clusters,voids,dislocations and twins are produced during epitaxial growth because ofthe lattice misfit even though the condition of surface free energy is satisfied.Alloying is ob-served to occur on the surface of the metal during the epitaxial growth.Diffusion is probablyvia the exchange mechanism.     

超声振动辅助激光熔化沉积316L不锈钢的微观组织演变研究

在激光熔化沉积316L不锈钢的过程中耦合不同功率的超声振动,研究了超声功率对晶粒形态尺寸、凝固组织形成机制以及晶粒生长特性的影响。研究表明,激光熔化沉积过程中316L不锈钢晶粒发生定向凝固外延生长,形成粗大的柱状晶。施加超声会将沿[100]方向外延生长的粗大原生柱状晶打碎,产生细化晶粒的效果;沿柱状晶外延生长方向传递的超声振动增大了晶粒内沿长轴方向的累积取向差,提高了平均位错密度。施加超声有助于加强熔池流体的对流,降低沿沉积方向的温度梯度,使得垂直生长的柱状晶更快转变为八字形柱状晶;同时提高合金凝固冷速,使得柱状晶宽度以及晶粒内部一次枝晶列间距减小,实现宏观晶粒尺寸与微观枝晶间距的细化。