Ni基钎料激光钎焊金刚石磨粒界面显微结构及形成机理

采用Ni基合金钎料,在Ar气保护条件下,对金刚石磨粒进行了激光钎焊试验研究.采用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)及X射线衍射仪(XRD)分析金刚石磨粒与Ni基钎料结合界面的组织结构与物相组成,并探讨了钎料与金刚石界面处碳化物的形成机理.测试结果表明,激光钎焊过程中在金刚石表面附近形成的富cr层与金刚石表面的C元素反应生成碳化物Cr3C2,通过反应热力学与动力学分析显示界面反应产物可以依靠置换反应形成,使金刚石磨粒与钎料实现了牢固结合.     

激光熔覆和TIG堆焊Fe55合金涂层组织与性能对比研究

采用激光熔覆和钨极氩弧堆焊方法在Q235钢基体表面分别制备Fe55合金涂层。应用金相、X射线衍射、显微硬度及磨粒磨损等分析手段对涂层的组织和性能进行研究。结果表明,激光熔覆和TIG堆焊涂层的稀释率分别为4.42%和7.65%,并且两个涂层均由α-Fe固溶体和原位合成的颗粒增强相CrFeB、Cr₇C₃、(Cr, Fe)₇C₃及Fe₂B等组成;以树枝晶和胞状晶为主的激光熔覆涂层组织比以等轴晶和胞状晶为主的TIG堆焊涂层组织细小致密;激光熔覆涂层的显微硬度和耐磨性均优于TIG堆焊涂层,平均显微硬度约为664 HV,磨损方式主要为显微切削。     

高功率CO2激光钎焊金刚石颗粒

采用高功率横流CO2激光扫描钎料合金与金刚石颗粒。研究了激光工艺参数对钎焊层结合性能及金刚石热损伤的影响,分析了钎焊层与金刚石结合机制及金刚石颗粒在激光作用下的热损伤机制。研究结果表明,激光功率和扫描速度是影响金刚石热损伤及表面浸润的主要因素。在氩气保护下,粉末厚度为0.5 mm,激光光斑直径3 mm,功率为800 W,扫描速度为8.39 mm/s时,可获得金刚石颗粒、钎料合金、金属基体三者具有最佳结合性能的钎焊层。合金粉末对金刚石颗粒浸润良好,并发生冶金化学反应,生成TiC和SiC。当激光输入能量太高时,金刚石颗粒开始与外界的氧发生氧化反应,在自由能方程中的气体分压下,金刚石一直氧化,直到与氧化物处于平衡状态。这一过程表现为金刚石颗粒石墨化,逐步氧化烧损变成气体。     

碳纳米管含量对激光熔覆镍基复合涂层组织与性能的影响

针对Ni60A/WC复合涂层硬质相分布不均、减摩性能不足等问题,利用碳纳米管（CNTs）的高熔点和优良的自润滑性能,采用激光熔覆技术在45钢基体表面制备了添加不同含量CNTs的镍基耐磨涂层。通过扫描电子显微镜、能谱仪和X射线衍射仪（XRD）分析了涂层的显微组织、元素组成和相组成。通过显微硬度计和摩擦磨损试验机测试了涂层的硬度和耐磨性能。XRD图谱表明:熔覆层主要由Ni-Cr-Fe固溶体和WC、W₂C、Cr₃C₂、Cr₇C₃、Cr₂₃C₆、B₄C等硬质相组成。显微组织结果表明:CNTs的添加促进了异质形核,有利于硬质相均匀分布,明显细化了熔覆层的显微组织。由于CNTs具有细化晶粒以及提升自润滑性能的作用,适量添加CNTs可提升熔覆层的显微硬度和耐磨性能。当CNTs的质量分数为0.5%时,熔覆层的显微硬度为1100 HV,摩擦系数为0.3,磨损体积为1.24×10^-4 mm³     

强脉冲激光照射TC11合金组织和抗氧化性能分析

为了改善TC11钛合金表面性能,采用强激光照射方法对其进行表面辐照处理,并研究脉冲能量密度对激光照射TC11钛合金表面形貌及性能的影响。结果表明,经过1J/cm2的强脉冲激光照射后,合金表面出现熔融,随着脉冲能量密度增大,合金表层的熔坑外径变大;激光照射后合金表层形成了约1.5μm外径的微孔,其构成元素主要为Mg,O,S,C;经脉冲照射处理后TC11合金显微硬度明显增大;当脉冲能量密度增加后,合金显微硬度也随之上升,合金试样的抗高温氧化性能得到明显的提升;合金表层形成的氧化物包含颗粒状和层状两种形貌类型,氧化物主要由Al₂O₃与Cr₂O₃构成。该研究对提高TC11钛合金表面抗氧化性能是有帮助的。     

U71Mn钢激光熔覆钴基熔覆层耐磨性研究

为提高U71Mn钢的耐磨性,延长钢轨的使用寿命,选择Stellite6粉、TiC粉和Y₂O₃粉为熔覆粉末,采用激光熔覆同轴送粉技术在U71Mn钢基体表面制备钴基合金熔覆层。利用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度仪器、超景深显微镜、磨损试验机,分析熔覆层宏观形貌、显微组织、物相组成、显微硬度、磨损形貌和摩擦磨损性能。研究表明,在质量分数为10%TiC-钴基粉末中添加粉末总质量2%的Y₂O₃粉末,可获得较好的单道熔覆层;在激光功率为1 200 W,扫描速度为5 mm/s,送粉速度为1.0 r/min,搭接率为40%时,可获得表面最为平整的熔覆层。熔覆层显微组织由等轴晶和柱状晶组成,熔覆层与基体冶金结合良好,熔覆层主要由TiC、Cr₇C₃、Cr₂₃C₆、γ-Co和Co₃Ti组成。熔覆层硬度最高可达572 HV,平均硬度约为基体的1.8倍;熔覆层磨损量为基材磨损量的3.83%,钴基熔...     

镀锌板激光钎焊钎缝成形和接头质量研究

本文以CuSi3为钎料,电镀锌钢板为母材,CO2激光为热源,对卷对接接头进行了激光填丝钎焊研究。试验过程中,通过改变钎焊工艺参数及激光入射方式,研究了镀锌钢板激光填丝钎焊在不同热输入下的钎缝外观成形规律。结果表明,激光功率和光斑直径是影响钎缝成形最重要的因素;倾斜入射激光可以改善钎缝成形质量。此外,对不同热输入和同一接头不同部位的界面结合情况和界面元素的分布进行了SEM观察和电子探针分析。结果表明,随着钎焊线能量的增加,Si、Mn元素容易在界面处出现偏聚;相对于接头上部,接头下部钎料与母材结合微弱,界面更容易出现Si、Mn、Zn元素的富集。     

激光熔覆制备CoCrFeNiMo/SiC涂层结构及摩擦性能分析

以内燃机用45Cr钢为基底,通过激光熔覆制得加入SiC颗粒的CoCrFeNiMo/SiC高熵合金涂层,对比分析第1亚层CoCrFeNiMo(S1),第2亚层CoCrFeNiMo与10%SiC(S2),第3亚层CoCrFeNiMo与20%SiC(S3)的组织形态、力学特性与耐磨损性能的差异性与影响因素。研究结果表明：S2与S3试样中除FCC物相结构,还检测到了M₇C₃成分(M表示Cr、Mn、Fe)。S1涂层和基体间呈现圆弧结构的结合状态;S2涂层纵截面部位形成了良好结合状态;S3涂层中形成了厚度更小的第2亚层,涂层稀释率升高。在亚层内加入SiC后,生成了脆硬性M₇C₃产物,表现出更高的硬度。S1涂层磨损后发生了明显的磨粒磨损;S2涂层表面区域形成了更深的磨痕,发生了大片脱落;S3涂层形成更多大尺寸析出相,表现为磨粒磨损的特点。     

Sn-Ag基无铅钎料Nd:YAG激光重熔界面研究

通过Nd∶YAG激光重熔和热风二次重熔试验,得到了Sn3.5Ag和Sn3.0Ag0.5Cu无铅钎料球在Cu焊盘的钎料凸台.利用扫描电子显微镜分别分析了激光重熔和热风二次重熔后两种无铅钎料与铜焊盘界面反应及组织形貌,并对激光一次重熔无铅钎料凸台进行了剪切试验,观察了凸台的剪切断口.结果表明,在合适的激光功率和加热时间条件下能够获得成形良好的无铅钎料凸台,Sn3.5Ag和Sn3.0Ag0.5Cu两种无铅钎料与Cu焊盘所产生的界面化合物主要为Cu3Sn和Cu6Sn5,凸台界面反应组织形貌以及剪切承载力与激光功率和加热时间密切相关,而且激光重熔形成的界面化合物影响热风二次重熔界面的组织形貌.     

选择性激光相变40Cr钢摩擦磨损性能研究

为了解决40Cr钢零部件表面磨损问题, 结合表面织构理论, 采用激光相变硬化工艺制备分布规则的不同形状(圆形、条状)软硬耦合表面。通过扫描电镜、X射线衍射、摩擦磨损实验和超景深显微镜分别分析相变区微观组织、物相, 评估表面抗磨损性能、磨损表面形貌。结果表明, 圆形相变区截面硬度高于条状, 平均介于(720±3)HV_0.1, 且淬硬层较深; 相变后生成马氏体、Cr₇C₃、Fe₇C₃; 对比40Cr钢未处理表面与软硬耦合表面摩擦系数, 软硬耦合表面摩擦系数均低于0.5且波动小, 具备好的摩擦稳定性; 磨损表面损伤小, 源于磨损过程硬质相能够阻碍磨屑运动、减少表面损伤, 软相区可以缓存能量和碎屑, 软相区以梨削、粘着损伤为主, 硬相区以小点蚀坑为主, 900W圆形软硬耦合表面减磨耐磨效果最好; 塑韧好、表面规律分布、一定比例(50%)硬质相能够有效提升和改善材料工作表面抗磨损性能, 改善对磨副接触表面, 进而能够稳定摩擦系数。该研究可为改善40Cr零部件表面磨损提供参考。     

镍基高温合金激光熔覆涂层组织及性能研究

为了研究高温合金激光熔覆涂层组织演变及力学性能,采用激光熔覆技术在2Cr25Ni20耐热奥氏体不锈钢表面制备镍基NiCrFeMo高温合金涂层。使用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、能量色散光谱仪、显微硬度计等微观分析测试手段对该镍基高温合金涂层的微观组织形貌、物相种类、界面元素分布与偏析、各区域的硬度进行分析。结果表明, 基材与熔覆层结合位置至熔覆层顶部,依次由多种晶粒形态生成;Nb与Mo元素在熔池金属液体对流作用下向基材发生扩散,其它元素基本无扩散;熔覆层存在物相有γ-Ni和Cr₂Fe₁₄C,熔覆层结合位置包含物相Fe₂Ni₃, γ-(Fe, Ni)和Ni_0.9Nb_0.1;基材显微硬度平均值为252HV_0.3左右,熔覆层显微硬度平均值为285HV_0.3左右;经常温拉伸试验,与2Cr25Ni20钢力学性能比较,2Cr25Ni20钢修复件抗拉强度升高,强度增大,断后伸长率明显下降,塑性降低。此研究为后续钢炉转轴修复提供了可行性方案。     

铝-钢异种金属激光熔钎焊工艺研究

为了实现高强度铝-钢钎焊接头，以车用08Al钢和铝合金为试验对象，以填粉方式选用纯铝粉末作为钎料，进行了异种金属激光熔钎焊接试验研究。综合能量散射光谱能谱分析和X射线荧光衍射物相分析，接头界面处的金属间化合物主要有FeAl，Fe₂Al₅和Fe₄Al₁₃。研究了添加钎剂对接头整体成形及激光偏移量对接头形貌和力学性能的影响。结果表明，钎剂的添加改善了接头成形缺陷，提高了焊趾区的润湿性；当激光偏移量为0.8mm~1.6mm时，形成了有效的熔焊接头，且随着激光偏移量的增加，接头润湿角由35°增加到54°，反应层的金属间化合物厚度逐渐减小，抗拉性能呈先提高后降低的趋势；在激光偏移量为0.8mm时，接头润湿角为38°，反应层金属间化合物厚度8μm，平均机械抗力达到210N/mm，具有较高的工程应用价值；焊缝润湿角、连接宽度和反应层金属间化合物厚度共同决定了接头的机械抗力水平。该研究对于保证车身激光焊接质量提供了技术支持和重要的指导意义。     

Fracture origins of optical fibers fabricated by hybridized process

Fracture origins of single-mode optical fibers that were produced by the CIP hybridized process consisting of overcladding a VAD-derived core rod with silica glass made from commercial silica powder were studied. It was found that there were many inclusions that caused failure of the fiber at the screening test. To identify the inclusions, the EPMA technique was successfully used and new internal defects such as a Cr, a Cr-Fe, and a Zr inclusions were found. By investigating the manufacturing process precisely, stainless steel particles and Cr₂ O₃ particles in the silica powder were found to become origins of the fractures. Further, the removal of Cr₂O₃ particles by the reaction with chlorine gas at high temperature was studied, and its dependence on the reaction temperature and on the chlorine content was clarified. It was also suggested that the initial particle size of a Cr₂O₃ particle was an important factor for its elimination. The results obtained by this study should be used to remove both the Cr and the Cr-Fe inclusions     

YG8硬质合金激光钎焊接头显微组织的研究

提出了以激光作为焊接热源．以Ｃｕ为填充材料进行硬质合金连接的新方法、对焊接试样的显微组织进行了分析讨论．给出了在激光作用下,硬质合金的钢钎焊接头的焊缝、母材及钎焊界面处的成分和组织变化情况。     

激光裂解钛酸酯改性聚硅氧烷制备陶瓷涂层

为了解决先驱体转化陶瓷法中金属粉末活性填料在制备陶瓷涂层中分散不均的问题,采用激光裂解钛酸四丁酯改性聚二甲基硅氧烷法在金属基体表面制备陶瓷涂层,通过电子显微镜、X射线衍射和X射线光电子能谱等手段,取得了涂层表面并分析了激光裂解钛酸四丁酯改性聚二甲基硅氧烷生成物的组成与结构。结果表明,钛酸四丁酯添加量的质量分数为0.05时,涂层表面不同区域的Ti相对含量均在3%左右,Ti元素在涂层中分布均匀,钛酸四丁酯改性聚二甲基硅氧烷在激光作用下生成的陶瓷涂层主要由晶态的SiC,TiO₂,非晶态SiO₂,（TiO₂）₅₆（SiO₂）₄₄以及C₆H₁₈OSi₂等组成,激光裂解过程中新生的TiO₂,（TiO₂）₅₆（SiO₂）₄₄等陶瓷相对所制备的陶瓷涂层表面孔隙具有填补作用,使陶瓷涂层表面均匀平整致密,孔隙、缝隙基本消失,解决了金属粉末活性填料的分散问题。