送粉法激光熔覆制备TiC颗粒强化Ni基合金复合涂层的研究

利用 3kW连续波快速轴流CO2 激光器和送粉式激光熔覆技术在碳钢表面进行了制备原位自生TiC颗粒强化Ni基合金复合涂层的研究。实验结果表明 :涂层以外延生长的方式生长 ,与基体呈良好的冶金结合 ,涂层宏观质量完好 ,无裂纹。涂层组织由γ -奥氏体枝晶、CrB、Ni3 B、M2 3 C6和TiC组成。从熔覆层底部到顶部显微硬度逐渐增大 ,最大可达HV0 .2 1 2 0 0 ,是基材显微硬度的 5倍     

GH738合金激光沉积修复试验研究

通过正交试验研究了激光功率、扫描速度、送粉速度对GH738合金激光沉积修复单道熔高、熔宽、熔深等特征尺寸的影响规律,优化了工艺参数,获得无缺陷显微组织;分析了多道多层沉积试样熔合不良、裂纹等缺陷产生的原因及组织、硬度分布特点。结果表明:沉积区呈典型的外延生长柱状枝晶,枝晶间析出少量碳化物;相对于基体,热影响区碳化物明显减少,同时热影响区'相尺寸明显增大;沉积区硬度为350~470 HV0.3,热影响区硬度为450~480 HV0.3,均明显低于基体硬度480~510 HV0.3;且沿沉积高度方向硬度逐渐降低。     

Inconel 625激光合金化层组织、性能与耐磨性研究

采用预制涂层激光合金化法 ,在镍基高温合金Inconel 6 2 5表面预置WC -TiC粉末涂料 ,在增碳、锆条件下可获得成形好、无裂纹、与基材形成冶金结合的合金化层。合金化层组织特点是在γ -Ni枝晶内和枝晶间均匀分布大量从液态析出的复合碳化物。电子探针微区分析表明 ,在γ -Ni枝晶内析出富Ti、Nb、Zr、W、Mo的颗粒状复合碳化物 ,颗粒尺寸 1～ 2 μm ,颗粒数达 10 4个 /mm2 量级 ;在γ -Ni枝晶间析出富W、Mo、Cr的形态复杂的条、块状复合碳化物。合金化层显微硬度约为HV0 .2 4 0 0 ,比Inconel 6 2 5合金硬度HV0 .2 2 5 0提高了 6 0 %。环块磨损试验发现 ,上试样为GCr15标准环时 ,激光合金化层耐磨性是Inconel6 2 5合金的 4 .1倍 ,摩擦系数降低 16 % ,耐磨性与钢表层氮化处理试样相当。上试样为渗碳淬火钢环时 ,激光合金化层耐磨性是钢氮化处理试块的 5 .7倍。研究表明 ,镍基高温合金Inconel 6 2 5表面激光合金化制备原位自生复合碳化物颗粒为增强相的激光合金化层具有很好的工艺重现性。     

热输入对0Cr16Ni6合金激光熔覆修复层组织与性能的影响

针对0Cr16Ni6合金开展激光快速修复试验，利用光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM),观察分析所得接头的接头显微组织构成，利用显微硬度计检测接头硬度。研究表明：激光快速修复0Cr16Ni6合金接头分为基体、热影响区以及熔覆区；随着激光热输入的增加，热影响区组织形貌变化不大，与基体相似，由块状铁素体、奥氏体及其上析出的碳化物和少量板条状马氏体组成，且与熔覆区存在明显的分界线；熔覆区顶部区域组织分布均匀，主要为树枝晶，熔覆区中部呈现树枝晶向柱状枝晶过渡的趋势，熔覆区下部为柱状枝晶，枝晶尺寸随着激光热输入的增加而增大；熔覆区主要由基体γ相、强化相γ′和γ′′相及沿枝晶边界析出的白色不规则相δ和MC相等组成；随激光热输入的逐渐增加，热影响区宽度D和深度H的变动不大，仅存在±0.05 mm以内的微小波动；熔宽d和熔高h逐渐增加；熔覆区平均硬度值随单位时间内热输入量的增加，呈现先增加后减小的趋势，且各区域显微硬度值排序为熔覆区>基体>热影响区。     

激光沉积修复DD5合金的枝晶外延生长控制与显微组织特征

采用DZ125高温合金粉末对DD5合金进行激光沉积修复，通过正交试验的方法，研究了激光功率、扫描速度和送粉量对单道单层沉积区枝晶外延生长的影响，实现了沉积区枝晶外延生长的控制。在此基础上，进行单道多层沉积修复试验，分析测量了单道多层沉积区的显微组织和硬度。结果表明：较低的热输入量和送粉量可显著提高沉积区枝晶外延占比；当激光功率为420 W、扫描速度为6 mm/s、送粉量为1.5 g/min时，单道单层沉积区枝晶外延占比约为100%。单道多层沉积区中下部为平面晶、沿沉积方向外延生长的柱状晶，顶部为等轴晶；沉积区γ′相不均匀地分布在γ相中，枝晶间区域的γ′相尺寸大于枝晶干区域的γ′相尺寸；沉积区底部短棒状MC碳化物沿枝晶间分布，且Ta元素含量较高；沉积区顶部的小块状以及八面体状MC碳化物随机分布。DD5合金基体平均显微硬度为425 HV0.5，沉积区平均显微硬度略高于基体，为449 HV0.5；与沉积区中部相比，沉积区底部和顶部的显微硬度略高，沉积区底部显微硬度最高。     

脉冲激光熔覆Ni60合金粉末的试验研究

采用脉冲Nd:YAG激光器对Ni60合金粉末进行了单道单层、多道单层的熔覆工艺试验研究.采用单因素试验方法,研究了激光工艺参数(激光功率、扫描速度、离焦量等)对熔覆层尺寸的影响,从而得到了单因素条件下最佳的工艺参数.同时对所形成的熔覆层进行金相组织分析,结果表明: 所形成的熔覆层与基体为良好的冶金结合; 内部组织由大量的枝晶和等轴晶构成且组织均匀、致密; 熔覆层硬度最高达823HV(为基体材料硬度的3～4倍),为激光快速成型零件提供了应用基础.     

激光熔覆高硬度铁基涂层枝晶间残余奥氏体相特征

激光熔覆制备了一种高硬度铁基涂层,涂层平均硬度约为775HV,未发现裂纹缺陷。对涂层显微组织进行表征,结果显示,涂层为均匀、细小的树枝晶组织形态,初生枝晶内为马氏体相,枝晶间为残余奥氏体相,残余奥氏体基体上弥散分布着颗粒状碳化物。枝晶间有Mo、Cr、W、Nb等元素偏聚,但涂层中的C元素分布均匀。枝晶间残余奥氏体存在大量层错,并在层错密集区有马氏体相析出。     

30CrMnMoTi钢表面激光熔覆NiCrBSi涂层的组织及耐磨性研究

利用YAG激光器,采用预置粉末法在30CrMnMoTi钢表面制备NiCrBSi涂层.借助扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析了涂层微观组织和物相组成.结果表明:在优化的工艺参数下,激光熔覆的Ni基涂层致密,无明显气孔、裂纹等缺陷;组织形貌从结合区到表层依次为:平面晶→树枝晶→较小树枝晶和等轴晶;物相主要由γ-(Ni,Fe)、Ni3B、CrB、M7C3和M23C6相组成.Ni基涂层硬度最高可达830HV0.2,其耐磨性能明显优于基体.     

Ni基粉末激光熔覆对柱塞组织和硬度的影响

国外进口的薄板高压水除鳞机用柱塞在使用过程中受到严重磨损后,需对其表面进行修复以继续使用.本研究采用激光熔覆技术对表面进行修复,利用光学显微分析和扫描电子显微分析方法,对熔敷层、结合层和基体进行显微组织观察及分析,并测定了不同区域的显微硬度.结果表明:国外试样基体由铁素体和奥氏体双相组织组成,基体上激光熔覆Ni25+Ni60粉末后,Ni25层晶粒生长有明显的方向性,Ni60层晶粒的方向性不强,熔覆层组织为卵状先析出相和大量的共晶体,显微硬度的峰值约为600HV.     

渗碳淬火零件表面激光熔凝后的组织特性研究

采用3000W CO2激光器对12Cr2Ni4A钢渗碳淬火表面进行了激光熔凝处理.设计了激光熔凝处理的工艺参数,获得了表面光洁、成形良好的硬化层.研究了渗碳淬火层经激光熔凝处理后的组织特性与显微硬度分布.结果表明,预置TH-1型增强激光吸收涂料的激光熔凝处理能够显著的改善组织,显微硬度可达HV0.21100.研究还发现,激光熔凝处理后的零件表层与内部没有任何裂纹出现.研究结果为激光表面处理修复或强化渗碳淬火零件提供了基础资料.     

FV520(B)钢叶片模拟件激光再制造成形试验分析

针对鼓风机用FV520(B)钢叶片根部气蚀裂纹的激光再制造,采用正交化试验方法优化再制造工艺参数;通过分析FV520(B)钢叶片模拟件根部破损情况,制定激光扫描修复方案,观察和分析修复部位金相显微组织及物相组成,并对熔覆层硬度进行测试。试验结果表明:激光功率1.1 kW、扫描速度250 mm/min、送粉速率8.10 g/min及载气流量150 L/h为该再制造系统下该材料优化工艺参数;采用多种扫描路径相综合的修复方式,减少层间热累积效应,使修复件尺寸精度保持在0.8 mm之内;熔覆层和基体为良好的冶金结合,熔覆层表面显微硬度最高,平均值达到675 HV0.2,结合界面处硬度值达到610 HV0.2,具有较好的组织结构和硬度性能。     

钛合金表面激光重熔镍包石墨涂层的研究

为了提高钛合金的表面耐磨性能,以镍包石墨粉末作为预涂材料,先热喷涂到Ti-6A l-4V基底表面,再采用激光技术进行重熔处理,获得了质量良好的增强涂层。通过XRD、SEM和EDS对涂层组织进行分析,结果表明:涂层的微观组织为固熔了少量Ti元素的镍基,含有大量的TiC增强相。这些TiC增强相呈现发达的枝晶状形态,是在激光重熔过程中原位反应生成的。显微维氏硬度测试表明:激光重熔涂层的硬度达到HV1200,是钛合金基底硬度的3倍。     

激光熔覆硬质合金涂层的组织结构与性能

试验研究了Co基硬质合金涂层的激光熔覆。低熔点Al的加入增加了熔池的流动性,抑制了熔覆层气孔的产生;金属Ni的加入明显改善了TiC的润湿性,提高了硬质合金涂层的熔覆性。WC-Co基硬质合金熔覆层硬度可达HV0.21100。涂层中TiC的加入显著提高了熔覆层的硬度,平均达HV0.21200～HV0.21300。     

W_9Mo_3Cr_4V钢脉冲放电强化涂层激光熔覆的研究

采用ＸＲＤ和ＴＥＭ等现代分析手段研究了Ｗ９Ｍｏ３Ｃｒ４Ｖ高速钢脉冲放电ＹＧ８强化涂层激光熔覆后的组织与表面硬度变化。结果表明，经适当的激光熔覆后，试样表面硬度可达ＨＶ０．１１６００～１８００。分析认为，获得如此高硬度的主要原因是Ｗ２Ｃ和ＷＣ等高硬相及纳米晶组织的形成。     

激光熔覆NbC/Ni60合金复合涂层的组织与性能

利用激光熔覆在45钢基体上制备了NbC颗粒增强的Ni60合金复合涂层。结果表明,复合涂层的组织由γ-Ni奥氏体枝晶、枝晶间的共晶、M₂₃C₆、NbC、和少量的CrB相等组成。NbC颗粒是在激光熔覆过程中原位合成的,其形貌为不规则的块状或花瓣状。原位合成NbC颗粒增强的Ni60合金激光熔覆涂层的显微硬度可达HV0.2 1 000左右,相比于纯Ni60合金涂层,复合涂层的显微硬度提高了约38%。并且,通过激光熔覆（Nb+C）/Ni60混合粉末成功修复了2Cr13材质汽蚀的汽轮机叶片。     

激光熔覆高耐蚀Fe基固溶体合金涂层

Fe基非晶合金具有优异的机械性能与耐蚀性。采用激光熔覆技术在304L不锈钢基体表面熔覆Fe-Cr-Ni-Co-B非晶粉末涂层,利用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜和电化学测试系统研究了涂层组织及耐蚀性能。研究结果表明,涂层组织涂层均匀、致密,无裂纹、气孔等缺陷。结合区为平面晶和柱状晶、熔覆层为丝条状树枝晶。熔覆层各区域由于成分和冷却速度的差异,致使树枝晶的大小和生长方向明显不同。涂层主要由Fe64Ni36和（FeCrNi）固溶体组成。熔覆层硬度分布较为均匀,涂层平均硬度约为480HV0.2,约是304L不锈钢基材的2.5倍。熔覆层的腐蚀电位高于304L基材,自腐蚀电流密度小于304L基材,具有较强的耐蚀性。     

凝固条件对γ-Ni/Mo2Ni3Si合金凝固组织的影响

设计并采用激光熔炼工艺制备出镍基固溶体γ增韧的Mo_2Ni_3Si三元金属硅化物合金。差式扫描量热分析(DSC)及高温金相实验表明,该合金共晶温度约1287℃,液相线温度约1355℃。研究了该Mo_2Ni_3Si合金在炉冷、水冷及激光表面熔凝条件下的凝固组织。结果表明,在炉冷及水冷条件下,随着凝固冷却速度的提高,合金中Mo_2Ni_3Si初生枝晶体积分数降低、二次枝晶臂间距减小,但激光表面快速熔凝合金中Mo_2Ni_3Si初生枝晶体积分数急剧增加(62％)。激光表面快速熔凝γ/Mo_2Ni_3Si合金由于组织细小,且基体γ相被Mo及Si元素过饱和固溶,具有最优异的力学性能(显微硬度600HV);炉冷Mo_2Ni_3Si合金凝固组织初生枝晶上分布着许多显微裂纹,且显微组织为粗大的二相组织,力学性能较差。     

激光沉积修复ZL114A铝合金的显微组织及显微硬度研究

为了研究激光沉积技术修复ZL114A铝合金构件的工艺及性能，采用多参数组合激光沉积工艺实验制备了单道单层试样，在分析了其表面形貌、气孔等缺陷产生的原因的基础上，得到了一组相对优化的工艺参数，制备了无缺陷的块状修复试样，并对试样进行了组织分析及硬度检测。结果表明:铝合金修复试样修复区与基材形成良好的冶金结合，沉积层底部为以熔池边缘为起点外延生长的柱状树枝晶，且一次枝晶间距18。38 m，二次枝晶间距9。55 m，在沉积层顶层顶部出现-Al柱状枝晶转变为等轴枝晶现象。层带区域Si相脱溶析出并趋于粒状化。由于晶粒细化和固溶强化作用，沉积区显微硬度较基材提高25。8%。     

K418合金叶片激光再制造Inconel718覆层匹配与强化

为了解决K418合金叶片再制造熔覆层易开裂、结合界面处力学性能较差等难题，采用具有输入可调控、热输入可控制以及降低熔池及热影响区温度等优势的脉冲激光，得出在工艺参量为激光功率2.5kW、送粉速率37.5g/min、扫描速率8mm/s，载气气流3L/min下，K418基体与Inconel718熔覆层之间能够形成良好的冶金结合。结果表明，熔覆层显微组织依次由界面处平面晶、底部胞状晶、中部树枝晶及顶部等轴晶组成；经过对比优化下的工艺参量，获得了成形质量良好且无明显裂纹、气孔等缺陷的Inconel718熔覆层；通过基体与覆层的硬度测试，覆层整体硬度值在300HV左右且分布较为均匀，基体平均硬度在400HV以上、结合界面处硬度值为460.46HV，相对于基体提升了12%；物相形分析表明，Inconel718熔覆层与基体K418性能匹配较好，激光再制造凝固成形时经历了L→γ→(γ+MC)→(γ+laves)的凝固过程，脉冲激光的热输入对基体K418合金热影响区完成了γ′相的固溶再析出过程，界面处沿晶界析出少量的二次析出相laves相和MC相对熔覆层及界面处晶界起到钉扎晶界、阻碍滑移的强化作用。试验相关工艺及参量为K418叶片激光再制造提供了借鉴和分析。     

HS320铝活塞环槽两岸激光表面强化的研究

提高铝活塞环槽表面强度的方法有多种 ,再熔化强化工艺是目前最有发展前途的一种提高铝活塞使用寿命的工艺方法。它是利用等离子弧、氩弧、电子束、激光的高温 ,重新熔化铝合金活塞环槽区一定体积的金属并同时渗入合金元素 ,在活塞环槽区形成铝基新合金 ,它同活塞体形成可靠的冶金结合 ,然后在此环形区车削活塞环槽 ,达到提高铝活塞使用寿命的目的。本文采用横流 5KWCO2激光器对HBS32 0铝活塞环槽两岸直接进行镍基合金粉末激光合金化的试验研究 ,获得了无气孔、裂纹、组织细小均匀的合金化层。SEM研究表明合金化层与基体铝合金形成了牢固的冶金结合 ,合金化层组织为靠近基体铝合金的具有定向凝固特征的树枝晶 细小均匀的等轴晶 ,组织过渡均匀。表面硬度达到 6 5 0HV ,是基体铝合金的 5～ 6倍 ,实际使用表明 ,使用寿命较未经处理的铝活塞得到较大提高。