熔覆电流对氩弧熔覆FeCrNiCoMn高熵合金涂层组织及显微硬度的影响

采用氩弧熔覆工艺在Q235基体上制备了等摩尔比FeCrNiCoMn高熵合金涂层,采用倒置金相显微镜、自动转塔显微硬度计及3D激光共聚焦显微镜对高熵合金涂层组织及显微硬度进行了分析。结果表明,不同熔覆电流下,FeCrNiCoMn高熵合金涂层均主要由枝晶组织和枝晶间组织组成,且其枝晶间组织中均生成了大量纳米级的析出物。在180~190 A范围内,随熔覆电流的增大,组织显著细化,且枝晶间组织中纳米级析出物形状规则,分布均匀;熔覆电流增大至200 A,涂层组织过度粗大,枝晶间组织被破坏,枝晶间组织中纳米析出物形状、分布均不理想。不同熔覆电流下,FeCrNiCoMn高熵合金涂层表面显微硬度差别不大。180、190 A熔覆电流制备的涂层比200 A熔覆电流制备的涂层截面显微硬度分布更理想。     

熔覆电流对FeCoCrNiMn高熵合金涂层组织与性能的影响

目的 研究等离子熔覆电流对FeCoCrNiMn高熵合金涂层组织与性能的影响。方法 采用等离子堆焊工艺在65Mn钢基体上制备等摩尔比的FeCoCrNiMn高熵合金涂层。通过观察涂层的宏观表面特征来判断等离子熔覆技术制作高熵合金涂层的宏观效果。利用金相显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）以及X射线衍射技术（XRD）观察涂层显微组织,并分析涂层的成分和相组成。采用维氏硬度显微测试计测量合金涂层的表面硬度和基体至涂层的层深硬度。结果 等离子熔覆技术制备的合金涂层无裂纹,涂层平均厚度达到2 mm。涂层元素与熔覆粉末元素比例一致,除去部分Fe元素由基体进入涂层之外,涂层依旧为单相FCC固溶体结构,组织形态为枝晶。涂层与基体结合处可以观察到明显的柱状晶区和热影响区（HAZ）。随着电流的增大,枝晶组织逐渐变粗,而FeCoCrNiMn高熵合金涂层的表面硬度逐渐减小,在190 A处,硬度发生突变达到最大值366.3HV,170 A处为最小值258.78HV。沿层深方向,涂层硬度变化不大,热影响区内由上到下,硬度先增大后减小。结论 等离子熔覆技术制备高熵合金涂层有明显的优势,且具有制作大面积表面涂层的潜力,涂层厚度可以达到毫米级。电流大小改变,FCC相组成没有发生改变,而组织结构发生改变,随着电流变大,枝晶组织变粗,涂层硬度逐渐下降。     

熔覆电流对CoCrFeNiMo高熵合金涂层组织与耐磨性的影响

为了探索制备工艺对高熵合金涂层组织与性能的影响,利用氩弧熔覆方法在Q235钢表面制备了等摩尔比CoCrFeNiMo高熵合金涂层.采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)等研究了涂层的组织形貌及物相,采用显微硬度计和摩擦磨损试验机分析了涂层的硬度和耐磨性.结果 表明:采用氩弧熔覆方法能成功在Q235钢表面制备出厚度在2 mm以上的CoCrFeNiMo高熵合金涂层;靠近涂层顶部,熔覆电流对涂层的组织影响明显;随着熔覆电流的增加,涂层中上部过渡区组织由胞状晶向枝状晶和等轴晶转变,同时出现晶粒细化现象,BCC、FCC两相固溶体逐渐转变到BCC单相固溶体.随熔覆电流的增加,涂层的硬度和耐磨性均先升高后降低,涂层表层硬度最大,向基体方向呈下降趋势.当熔覆电流为200 A时,涂层的表层硬度最高,达626.7 HV0.2,约为Q235基体的4倍,其耐磨性也最好.涂层的磨损机制主要为粘着磨损,熔覆电流为200 A制备的涂层伴随有磨粒磨损.     

Q235钢等离子熔覆CoCrCuFeMnNi高熵合金涂层

在Q235钢基体上采用等离子弧熔覆法制备了CoCrCuFeMnNi高熵合金涂层。采用SEM、EDS、XRD等研究了涂层的组织,利用显微硬度计测试了涂层的显微硬度分布。结果表明：采用等离子熔覆等摩尔Co、Cr、Cu、Fe、Mn、Ni单质金属混合粉,形成了无裂纹、无孔等与基体冶金结合的高熵合金涂层。涂层厚度约为1mm,主要由FCC1固溶体枝晶和少量枝晶间组织组成,枝晶间为BCC、FCC2相。涂层的显微硬度大约为260～390 HV0.2,明显高于基体的硬度150～180 HV0.2。     

等离子熔覆CoCrFeNiMo高熵合金相结构及显微组织研究

目的 在普通低碳钢表面制备含难熔金属Mo的CoCrFeNiMo高熵合金熔覆层,研究熔覆层的组织结构及性能。方法 将Co、Cr、Fe、Ni、Mo金属单质粉末按等摩尔比进行配制并混合均匀,利用等离子熔覆法在Q235钢表面制备CoCrFeNiMo高熵合金熔覆层,采用X射线荧光光谱仪(XRF)、X射线衍射仪(XRD)、金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度计对熔覆层的合金成分、相结构、显微组织和硬度进行研究。结果 在等离子熔覆过程中存在元素烧损现象,熔覆层的实际成分为Co1.17Cr0.92Ni1.06Fe0.92Mo0.92(摩尔分数);熔覆层与基材形成了良好的冶金结合,熔覆层主要由FCC相组成,同时夹杂少量富Mo、Cr的σ相;熔覆层显微组织为树枝晶,枝晶内为固溶多种元素的FCC相,枝晶间是由FCC相和富Mo、Cr的σ相组成的共晶组织。高熵合金物相形成规律较为复杂,其相结构不能仅由热力学参数来预判,仍需要实验结果的验证。由于Mo元素的固溶强化及σ相的沉淀强化,使得熔覆层的硬度明显提高,表面硬度约为485HV。结论 利用等离子熔覆法,在Q235钢表面成功制备了含难熔金属Mo的CoCrFeNiMo高熵合金熔覆层,显著提高了CoCrFeNi高熵合金的硬度。     

激光熔覆工艺对高熵合金组织与性能影响

为了探究激光熔覆工艺对高熵合金组织和性能的影响,使用激光熔覆技术在Q235基材表面制备不同熔覆工艺下的高熵合金涂层.利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪等对高熵合金涂层进行显微组织形貌的观察及物相分析;利用显微硬度计、摩擦磨损试验机对涂层的硬度及耐磨性进行研究.结果表明,宏观形貌上,扫描速度一定时,激光功率增大,涂层宽度增加,涂层表面更加平整;激光功率一定时,扫描速度增加,熔覆层的宽度减小,相结构主要由体心立方(BCC)和面心立方(FCC)组成,扫描速度的增大或激光功率的降低,涂层中的晶粒变细小,且部分区域的胞状晶有向树枝晶生长的趋势,涂层硬度明显高于基材,最高可以达到553 HV,耐磨性要优于基体.     

铬铁原矿粉激光制备高熵合金复合涂层的组织与性能

目的用铬铁原矿粉快速直接制备高熵合金复合涂层,研究其组织结构及性能,提高基体表面硬度和耐磨性。方法采用激光熔覆技术在40Cr钢表面制备高熵合金复合涂层,运用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)及硬度计、磨粒磨损机,分析高熵合金复合涂层不同深度的显微组织、物相结构及力学性能。结果高熵合金复合涂层与基体结合良好,物相结构为简单BCC结构的过饱和固溶体,显微组织为典型胞状和树枝晶组织,且原位自生形成的细小碳化物颗粒强化相弥散分布于基体。深度为0.1 mm时,复合涂层的显微组织形貌最细小,且存在一定程度的成分偏析。复合涂层显微硬度平均为6.48 GPa,为基材40Cr钢的2倍以上。高熵合金复合涂层不同深度的磨损率均低于基体的磨损率,且随着深度的增加,磨损率逐渐升高,当深度为0.1 mm时,磨损率最低,为0.17 mg/mm2,耐磨性最好。结论以铬铁原矿粉为掺杂组元,采用激光熔覆技术成功制备出掺杂原位自生颗粒强化相的高熵合金复合涂层,显著提高了基体表面硬度和耐磨性。     

B对FeCoCrNiSiBx高熵合金激光熔覆层组织和硬度的影响

采用激光熔覆制备了FeCoCrNiSiB_x高熵合金熔覆层,利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪和显微硬度计研究微量硼元素(摩尔比x=0、0.02、0.04、0.06、0.08)对FeCoCrNiSiB_x高熵合金熔覆层组织和硬度的影响。结果表明:无B高熵合金涂层组织主要为胞状晶。B的添加会促进枝晶的生成,逐渐形成鱼骨状树枝晶,但过量的B会破坏枝晶完整性,形成蠕虫状晶。此外,高熵合金熔覆层组织为FCC和BCC双相结构,B元素的添加会形成大量0.1~2.6 μm的Cr₂B第二相,有助于提高熔覆层硬度,其中x=0.06时激光熔覆层的硬度最高,约为537 HV0.2。     

钛元素含量对CoCrFeNiTi高熵合金涂层硬度及耐磨性能的影响

目的 系统研究钛元素含量对CoCrFeNiTi系高熵合金涂层成形过程、组织性能、力学性能和耐磨性能的影响，设计并制备工业应用价值较高的合金涂层。方法 采用激光熔覆技术在Q235钢上制备了CoCrFeNiTi高熵合金涂层，基于第一性原理预测了不同Ti元素涂层力学、形成特性，研究表征了涂层的显微组织、显微硬度和耐磨性能，结合试验和计算阐明了耐磨性能强化机制。结果 CoCrFeNiTi高熵合金固溶体相剪切模量较高，形成能较低，并且随着Ti元素含量的提升，两者逐渐升高。试验结果证明，CoCrFeNiTi涂层整体为FCC固溶体相，高钛元素组会出现FeCr相、NiTi相和CoTi相组成。组织呈典型树枝晶状，枝晶区域富含Fe和Cr元素，枝晶间区域富含Ni和Ti元素。随着Ti元素含量的提高，CoCrFeNiTi涂层的显微硬度逐渐增加，摩擦因数、磨损率和磨损质量不断降低，耐磨损能力明显增强，试验与计算结果一致。其磨损机制主要为磨粒磨损，Ti元素含量较低组还伴随着黏着磨损。Ti元素含量提高会加剧合金内晶格畸变效应，促进σ相等硬质相析出，产生固溶强化与析出强化作用，阻碍裂纹发展，磨损面积较小，提高耐磨性能。结论 随着钛元素含量的增加，CoCrFeNiTi高熵合金涂层的硬度和耐磨性能有了明显的提升。CoCrFeNiTi0.7激光熔覆涂层具有更高的工业应用价值。     

激光熔覆AlCoCrFeNiCu高熵合金工艺优化及耐蚀性研究

目的 通过脉冲Nd:YAG固体激光器在Q235钢表面熔覆AlCoCrFeNiCu高熵合金涂层,改善其表面性能。方法 采用正交实验法优化激光熔覆工艺参数,通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)、显微硬度仪分析涂层的物相组成、显微组织、元素成分以及硬度分布。采用三电极体系对高熵合金涂层的极化性能以及电化学阻抗谱(EIS)进行测试,研究高熵合金涂层在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的腐蚀行为。结果 以稀释率和硬度为响应并进行极差和方差分析,最终得出的最佳工艺参数如下:铺粉厚度为1.25 mm,扫描速度为180 mm/min,电流大小为220 A,离焦量为－7 mm。高熵合金涂层物相由富Cu的FCC相以及富(Al,Ni)的BCC相双相构成。表层微观组织为细小、均匀的等轴晶,中部为粗大的柱状树枝晶,涂层底部与基体结合处出现明显的平面晶。Cu元素在枝晶间出现轻微偏析。涂层最高硬度达到521HV0.2,是基体的2.7倍。在质量分数为3.5%的NaCl溶液中,AlCoCrFeNiCu高熵合金涂层较基体有更正的自腐蚀电位、更小的自腐蚀电流密度、更大的容抗弧半径以及阻抗模值,表现出良好的耐蚀性。结论 激光熔覆技术制得的高熵合金涂层成形良好、性能优异,AlCoCrFeNiCu高熵合金涂层能有效提高基体耐蚀性,起到保护作用。     

预磁化频率对激光熔覆涂层性能和组织的影响

对45钢基体进行不同频率的预磁化处理,再对其进行激光熔覆,借助硬度试验、摩擦磨损试验和光学显微镜研究了基体预磁化频率对激光熔覆涂层性能和组织的影响。结果表明,基体经预磁化后,表面熔覆涂层的洛氏硬度较未磁化时有所提高;此外,在同样摩擦磨损条件下磁化者的磨损量和平均摩擦因数较未磁化得有所下降;且原来大小不匀、枝系发达、连成一体的树枝状晶随预磁化频率的增大逐渐向规则的等轴晶转变,预磁化作用还改善了黑色点状硬质颗粒分布的均匀性,使得组织更均匀、致密;以上结果的唯一直接原因是由于基体预磁化的差异所致。本试验条件下的最佳磁化频率是25 Hz。     

原位反应合成Mo-Ni-B系三元硼化物熔覆层的研究

利用氩弧熔覆的方法,在镍基高温合金基体上原位反应合成了Mo∶B原子比从0.8到1.2的Mo-Ni-B系三元硼化物熔覆层,利用X射线衍射仪、扫描电镜、能谱仪、显微硬度计分析了熔覆层的物相组成、显微组织和显微硬度.结果表明,熔覆层主要为三元硼化物M3B2硬质相和Ni、Mo组成的粘结相,其显微硬度在700～800 HV之间.在5vol%H2SO4溶液中,熔覆层的腐蚀速率在(0.19～0.94)μm/h,其中Mo∶B原子比为1的熔覆层显示了最好的抗腐蚀性.     

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.     

筛分板表面氩弧熔覆修复研究

通过金相显微镜观察、硬度及耐磨性测试,研究了涂层厚度、焊接电流对熔覆层组织、力学性能的影响。结果表明：基体与熔覆层连接处形成良好的冶金结合;在熔覆层厚度为3 mm,焊接电流为150 A时,显微组织中有大量的奥氏体与碳、硼化物共晶,熔覆层硬度和耐磨性很好。     

多丝堆焊技术及其应用

多丝堆焊技术是艾美特焊接自动化技术(北京)有限公司获得国家发明专利的一种新型高效堆焊工艺。采用多根焊丝并行排列,焊接时多个电弧在同一个熔池内燃烧。可以获得较宽的焊道,有效提高焊接效率,减小能源消耗,降低堆焊成本,提高堆焊质量。系统具备数字化焊接和智能制造的基本要素,为堆焊领域的智能制造发展提供了智能焊接装备和工艺技术。该技术是堆焊工艺方法的一项重大突破,为堆焊工艺的进一步发展提供了新的手段。     

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...     

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.     

旁轴送粉式激光扫描熔覆工艺研究

以Q235钢为基板,采用IPGYLS-4000型光纤激光器以及旁轴送粉器,搭建旁轴同步送粉式激光扫描熔覆工艺试验平台,在基板上进行熔覆试验。研究了激光功率、扫描速度和扫描宽度对熔覆层成形尺寸和对熔覆层组织的影响,结果表明:随着激光功率增大,铁基合金粉末熔化量提高,单层金属熔覆层的余高增加;扫描速度对熔覆层熔宽和余高的影响均较大,随着扫描速度的降低,金属熔覆层熔宽余高均增加,裂纹数量增多。约束应力是导致熔覆层出现裂纹的主要原因,通过优选工艺参数可以获得工艺良好无裂纹熔覆层,为下一步研究激光扫描多层熔覆无(小)变形焊接技术提供理论和技术依据。     

Laser multi-layer cladding of Mg-based alloys

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＭｇ ｂａｓｅｄａｌｌｏｙｓｈａｖｅｗｉｄｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎａｉｒｐｌａｎｅａｎｄａｕｔｏｍｏｂｉｌｅｉｎｄｕｓｔｒｙｂｅｃａｕｓｅｏｆｌｏｗｄｅｎｓｉｔｙａｎｄｈｉｇｈｓｐｅｃｉｆｉｃｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｓｐｅｃｉｆｉｃｍｏｄｕｌｕｓ[1] .Ｈｏｗｅｖｅｒ,ｔｈｅｙｈａｖｅｐｏｏｒｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ .ＴｈｅｅｘｔｒｅｍｅｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆＭｇ ｂａｓｅｄａｌｌｏｙｓｉｎｔｈｅｅｌｅｃ…