基材晶体取向对激光定向凝固单晶显微组织的影响

利用Rene95合金在DD3单晶基材的 (0 0 1)面、(10 0 )面和与 (0 0 1)面夹角分别为 4 5°和 2 2 .5°的晶面上进行激光多层涂覆 ,研究了基材晶体取向对单晶显微组织的影响规律。研究表明 ,当实验在基材的择优晶面 { 0 0 1}上进行 ,涂层的组织为定向凝固柱状晶 ,晶体取向与基材的晶体取向相一致 ,一次间距约为 10 μm ,二次臂退化。当实验在基材的非择优晶面 (与(0 0 1)面的夹角θ分别为 4 5°和 2 2 .5°的晶面 )上进行 ,涂层的晶体取向仍然与基材的晶体取向一致 ,但枝晶二次臂出现 ,θ为4 5°角的晶面与 2 2 .5°角的晶面相比 ,枝晶二次臂的发展不平衡性加大。     

Ni60合金激光多层涂覆研究

采用Ｎｉ６０合金进行了激光多层涂覆的实硷研究,获得了厚达１２ｍｍ的多层涂层,涂层的侧壁与基底垂直,其内部组织由细小的枝晶构成,各涂覆层之间结合良好。     

热处理对FGH95合金激光成形定向凝固显微组织的影响

本文利用高温合金FGH95在定向凝固单晶合金DD3基材上进行激光多层涂覆实验,得到了具有细小定向凝固柱状枝晶组织的试样。对激光金属成形定向凝固试样进行了标准热处理,深入研究了热处理前后凝固显微组织的变化规律。研究发现,处理前涂层中的组织为白色的枝晶干和黑色的枝晶间交替排列,枝晶一次间距约为10μm,处理后看不出明显的枝晶间与枝晶干分界,只是基体上弥散沉积了白色的富Nb块状碳化物,枝晶间和枝晶干区域在处理前所存在的尺度大小和形态迎然不同的γ′相在处理后尺度分布变得均匀。各合金元素经热处理后,偏析现象均有不同程度的减轻。     

激光表面快速熔凝过程中熔区组织重构

利用晶体生长的最小过冷度判据,对单晶合金激光重熔区组织的生长速度进行了分析,建立了枝晶尖端生长速度与激光束扫描速度和固液界面前进速度的关系.根据此分析对熔池进行了重构和预测,发现激光熔池中枝晶组织的生长方向强烈地受基材晶粒取向和激光束扫描方向的影响.枝晶生长条件下,择优取向对枝晶生长方向的影响要较热流的影响大.理论预测与实验结果相吻合.     

激光熔覆氧化物陶瓷涂层的微观组织

本文以制作Al_2O_3,Co,Ni底釉混合物的涂层为例,研究了激光熔覆氧化物涂层的微观组织特征。熔覆形成的涂层是由接近基材表面的Fe-Si-O薄层、粗大等轴晶粒层和细小枝晶组织层构成。从形核结晶理论出发,基于氧化物材料的较低的导热性能,解释了这种微观组织的形成原因。     

激光熔覆钴基合金涂层的组织结构

利用5kWCO2连续激光器在16Mn钢表面进行激光熔覆钴基合金涂层，研究了激光覆合金涂层的显微组织形貌，相结构以及显微硬度。激光熔覆涂层可分为三个区域：熔化区（合金层）结合区及基材热影响区。合金涂层由γ-Co枝晶及其间的共晶组织组成，合金涂层的主要组成相为γ-Co和（Cr,Fe)7^C3。     

Fe_xCoCrAlCu/Q235激光合金化层组织及性能研究

采用激光合金化法在Q235钢表面制备FexCoCrAlCu(x=0,0.5,1,2)高熵合金涂层。利用X射线衍射仪(XRD)、电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和显微硬度计对激光合金化层的相结构、显微组织、化学成分和硬度进行分析。结果表明,不同Fe含量的FexCoCrAlCu/Q235高熵合金化涂层均为具有简单体心立方(BCC)结构的固溶体,合金化层与基体间呈良好的冶金结合,显微组织为典型的枝晶组织,固溶体组织中出现了成分偏析现象。激光合金化层的显微硬度远高于基材Q235钢,且随着Fe主元含量的增加,涂层显微硬度呈下降趋势。FexCoCrAlCu/Q235激光高熵合金化层由表面至基材体系的混合熵呈高熵-中熵-低熵梯度变化。     

宽带激光熔覆梯度生物活性陶瓷复合涂层组织与性能

为了增加基材与生物陶瓷涂层之间的结合强度,消除激光熔覆过程中基材与生物陶瓷涂层之间的开裂倾向,设计了一种梯度生物陶瓷复合涂层并采用宽带激光熔覆技术在Ti-6Al-4V合金上制备了梯度生物陶瓷复合涂层,对其组织和性能进行了研究.结果表明:钙和氧元素主要分布在生物陶瓷涂层中;钛和钒元素主要分布在基材和合金化层内;磷元素分布在合金层与陶瓷层中.合金层中基底组织上分布着白色共晶组织和白色颗粒,基底组织主要为Ti(Al,P,Fe,V)相,白色共晶组织主要为Fe2Ti4O AlV3,白色颗粒为结晶析出的Al3V0.333Ti0.666;生物陶瓷层中的基底组织为胞状晶,其上分布有灰色相和白色颗粒相,胞状晶主要为GaO、CaTiO3和HA,灰色相为β-TCP及Ca2Ti2O6,白色颗粒相为TiO2.陶瓷涂层表面形成了类珊瑚礁结构及短杆堆积结构.这种表面结构将有助于为骨细胞长入生物陶瓷涂层提供通道.陶瓷层与钛合金基体之间的结合强度大于37.3 MPa.合金层的最高硬度为1600 HV0.2,生物陶瓷涂层显微硬度最大值约为1300HV0.2.     

稳恒磁场设计及电流强度对激光熔覆Fe55涂层微结构的影响

利用自行设计的稳恒磁场装置以辅助激光熔覆工艺,通过调节电流强度获得相应的稳恒磁场作用于激光熔池,在45钢基材表面制备了Fe55合金涂层。借助扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）和X射线衍射（XRD）等表征手段分析了稳恒磁场作用下Fe55合金涂层的微观形貌、化学组成和物相结构。结果表明,Fe55合金涂层主要由-（Fe,Cr）和（Fe,Ni）固溶体、（Cr,Fe）23C6碳化物及少量Cr9.1Si0.9组成。与未施加磁场相比,稳恒磁场作用下的激光熔覆Fe55涂层,枝晶间Cr元素含量更高,枝晶内Fe元素含量也有所增加。稳恒磁场在一定程度上促进了激光熔池中的传质过程,有助于Fe,Cr元素扩散和（Fe,Cr）固溶体的形成。当电流强度为4.0 A时,外加磁场大大降低了熔池内固-液界面前沿的温度梯度,增加了液态金属熔池的形核率,涂层中大量柱状枝晶和树枝晶转变为方向各异的等轴晶,涂层组织得到了明显优化。     

激光熔覆制备Al-Si-Cu-Fe准晶态合金涂层的研究

本文报道了在氮气气氛下 ,利用激光熔覆Al50 Si15Cu2 0 Fe15准晶粉末制备Al Si Cu Fe准晶态合金涂层。通过选取适当的激光熔覆参数 ,成功的制备了Al Si Cu Fe准晶态合金涂层。X射线衍射 (XRD)分析显示涂层中含有 1/ 1立方类似相α- (Al,Si)CuFe、β -Al(Si)Fe(Cu)相、λ -Al13 Fe4相和Al0 .7Fe3 Si0 .3 相。制备的涂层显微硬度达Hv914 ,α相和 β相中高的Si元素含量和类似相λ -Al13 Fe4的高含量是影响Al Si Cu Fe合金涂层硬度的主要因素。光学显微镜下显示Al Si Cu Fe合金涂层枝晶细密且取向比较一致 ,一次枝晶臂间距约为 2 5 μm ,且有明显的二次枝晶存在 ,二次枝晶臂间距约为 8μm。摩擦学试验显示 ,随着滑动速度的增加 ,涂层与对偶球之间的摩擦系数逐渐降低 ,且趋于稳定。     

激光熔覆添加碳化钨的镍基合金应力状况研究

在20Cr2NiSiW基体上熔覆添加碳化钨的镍基合金．对熔覆层的应力状态进行了分析。未预热的熔覆层存在热应力的残余应力峰值700MPa．和相变应力的残余应力峰值850MPa。熔覆件整体的熔前预热和熔后保温。可以改善熔覆层的应力分布。消除部分热应力和相变应力，残余应力也有所降低。虽然仍呈现熔覆层受拉应力，热影响区受压应力的状态．但热应力的峰值降到510MPa．热应力峰也从表面移到了熔覆层的中部。界面的相变拉应力峰被消除．得到了应力分布状态较好的激光熔覆层。在未预热的熔覆层内，先共晶的奥氏体枝晶的生长，从界面开始逆温度梯度方向定向生长．直到熔覆层的表面。而在预热的熔覆层内．先共晶的奥氏体的生长方向变为从熔池的四周垂直于熔池的边界生长．到熔覆层的中部结束。     

TC4叶片裂纹及体积损伤激光修复工艺方法

针对TC4合金叶片经常性表层裂纹萌生、体积损伤以及修复材料成本高的工程实际,优选FeCrNiB系以及TiAlVFe系合金材料,基于脉冲激光成形工艺优势,实现了TC4合金叶片表层裂纹及体积损伤修复,从成形工艺、金相组织、显微硬度以及三维尺寸等方面验证了工艺匹配性。结果表明:FeCrNiB合金熔覆层主要由细小致密的等轴晶、交错分布的树枝晶以及均匀分布的胞状晶组成,而TC4合金主要由针状马氏体和网篮组织交错伴生组成,都具有较好的组织形态。FeCrNiB合金熔覆层显微硬度为380~750 HV0.1,较基体提升约1倍;TC4合金熔覆层显微硬度为295~350 HV0.1,与基体基本保持一致。叶片成形后整体形状尺寸精度控制在0.8 mm以下。通过激光工艺优化和性能匹配分析可知,FeCrNiB合金适合局部微裂纹修复,而TC4合金适合体积损伤成形。     

激光表面熔覆层凝固组织特征形成过程

试验研究了激光熔覆层的凝固特征和组织形成规律.结果表明:熔覆层不同位置的凝固特征参数不同.熔覆层底部属于典型的平面外延生长组织,且枝晶粗大;而顶部是较规则的树枝状共晶组织;中部为细小的胞晶和柱状晶;且晶体生长受结晶学各向异性影响.熔覆层组织晶粒形核的非均匀形核特征显著.熔覆层微区成分存在着不均匀性,不同元素沿晶间偏析(富集),是组织不均匀的重要原因.     

激光表面熔覆层凝固组织特征形成过程

试验研究了激光熔覆层的凝固特征和组织形成规律.结果表明:熔覆层不同位置的凝固特征参数不同.熔覆层底部属于典型的平面外延生长组织,且枝晶粗大;而顶部是较规则的树枝状共晶组织;中部为细小的胞晶和柱状晶;且晶体生长受结晶学各向异性影响.熔覆层组织晶粒形核的非均匀形核特征显著.熔覆层微区成分存在着不均匀性,不同元素沿晶间偏析(富集),是组织不均匀的重要原因.     

激光熔覆参数对灰铸铁激光熔覆层裂纹的影响

通过调整激光熔覆工艺参数 ,对灰铸铁激光熔覆层裂纹问题的研究 ,发现表层裂纹率随激光扫描速度或激光功率的增加有最低值。结合激光熔覆工艺参数 ,分析了残余拉伸应力的变化 ,熔覆层树状晶的结晶方向及渗碳体组织长度和粗细程度的改变 ,同时也分析了珠光体的形态及分布与离异共晶的有无 ,解析了不同激光熔覆工艺参数形成不同裂纹率的原因。     

ZL108镍基粉末激光表面合金化气孔与裂纹的研究

ZL10 8表面镍基粉末激光合金化的实验研究表明 :激光合金化层的显微组织由两部分组成 ,与基体金属交界处是垂直于熔合线生长的具有定向凝固特征的树枝状晶 ,合金化区是细小的等轴状晶。在树枝状晶相邻间的凹陷处和基体金属未熔化晶粒的界面上最有可能产生气泡核 ,熔池保护不良 ,合金粉末或粘接剂中残存水分 ,均是影响气泡生成的主要因素。对于合金层中的裂纹 ,主要是在熔池凝固末期 ,已凝固合金化层金属塑性不足并在残余拉应力作用下造成的低塑性脆化裂纹。     

激光熔覆含碳化钨的镍基合金

在20Cr2NiSiW基体上熔覆添加碳化钨的镍基合金,对熔覆层的应力状态进行了分析, 基体的熔前预热和熔覆层的熔后保温,可以改善熔覆层的应力分布。在表面层和基体之间熔覆具有良好韧性的“过渡层”,减少了微裂纹。分析了掺碳化钨的镍基合金复合熔覆层的硬度分布和微观结构。改进了激光熔覆工艺,得到了应力分布状态较好的无裂纹的激光熔履层。     

激光熔覆成形316L不锈钢组织的特征与性能

对316L不锈钢进行了多层激光熔覆成形试验，采用光学显微镜（OM），扫描电子显微镜（SEM）和电子探针显微分析（EPMA）等手段对其微观组织特征和性能进行了分析测试，揭示了激光熔覆成形316L不锈钢组织形成的规律和机理，获得了无裂纹、无气孔等缺陷的致密熔覆成形组织。熔覆层内部主要由垂直于界面外延生长的柱状树枝晶和平行于扫描方向的转向枝晶组成，枝晶沿着与最大温度梯度最接近的（100）方向择优生长。结果表明，熔覆层成分均匀，稀释率小，与基体呈冶金结合，抗拉强度大大超过传统成形方法加工的材料，且具有较好的塑性。     

碳钢件表面裂纹缺陷激光修复研究

采用双光束激光修复碳钢零件的表面裂纹。裂纹修复区堆焊层与零件基体间存在一明显的白色熔合结合带 ,组织结构中存在联生的胞晶组织及树枝状、针状组织。枝晶为先析出相γ Ni,固溶有大量的Cu和Fe ;枝晶间隙除低熔点金属外 ,含有γ Ni,NiSi2 ,Cr3 Ni2 ,CrSi。修复区送料堆焊层的硬度明显高于碳钢基体的硬度 ,约在HV0 .2 40 0～HV0 .2 45 0 ,随后由堆焊层到过渡区逐渐降低