激光熔覆NiCrAl—陶瓷涂层的磨损性能和显微组织研究

运用激光熔覆技术和原位反应合成的原理,在40Cr钢表面用预置涂层的方法, 制备了(TiO2+B2O3+Al2O3+TiB2)/NiCrAl金属陶瓷涂层. 借助光学显微镜、X射线衍射仪、电子探针及显微硬度计等手段对熔覆层的组织、物相、元素分布和显微硬度分布特征进行了分析研究.实验表明,熔覆过程中同时原位生成TiB2和Al2O3亚微米颗粒,原位生成的两个陶瓷相都以弥散的方式存在于NiCrAl晶粒内部,形成晶内强化;在熔覆过程中没有参与反应的陶瓷相B2O3和TiO2处于NiCrAl晶粒间,但是,其分布是一种非连续的点状分布,有利于合金的强化;熔覆层中的主相依次分别是γ-Ni,γ′, Al2O3和TiB2.熔覆层的微观结构和硬度主要和激光处理参数和熔覆层化学组成有关.陶瓷相的原位生成和加入的结果大大改善了熔覆层的硬度和覆层/基体界面的结合性能. 用自制的仿销环磨损机进行磨削试验,结果表明,随陶瓷相在熔覆层中的配比从5%增加至20%时,陶瓷层的硬度不断增加,同时磨损性能也得到相应提高.探讨了激光作用下陶瓷相原位生成的机制,结合了激光快速冷凝和原位反应生成方法的共同优点,可以达到陶瓷-金属的纳米级复合.(OE1)     

Al2O3对Ni60激光熔覆层组织和耐磨性的影响

采用自动送粉激光熔覆技术,在A3钢表面进行了Ni60合金添加Al2O3的激光熔覆试验,通过对工艺参数和Al2O3含量的选取,获得了性能改善的激光熔覆层。对熔覆层横截面进行了硬度测试和显微组织分析,对熔覆层表面进行了X射线衍射物象分析和摩擦磨损试验。结果表明:与纯Ni60激光熔覆层相比,添加适量Al2O3的Ni60激光熔覆层的平均硬度提高300Hv0.3,耐磨性提高4倍。分析认为,Al2O3能够大大提高Ni60激光熔覆层硬度和耐磨性的原因在于:适量Al2O3的加入,可抑制涂层中粗大的脆性硬质相的形成,起到细化晶粒的作用:而形成的Al2Cr4C2细小颗粒增强相均匀弥散分布在组织中,不容易脱落,很好的起着均匀载荷和减摩抗磨作用。     

钛合金表面激光熔覆(Ti+Al/Ni)/(Cr2O3+CeO2)复合涂层组织与耐磨性能

为改进钛合金(Ti6Al4V)的耐磨性能,应用脉冲Nd:YAG激光器进行了钛合金表面熔覆(Ti+Al/Ni)+(Cr2O3+CeO2)复合涂层实验,分析了熔覆层微观组织,测试了熔覆层显微硬度及其在大气环境室温下的摩擦磨损性能.结果表明,熔覆层组织是在细小树枝晶和共晶基体上散布着未熔Cr2O3颗粒和白亮球状液析Cr2O3,及生成的硬化TiAl陶瓷颗粒增强相.显微硬度明显提高,最高可达1150HV,平均是基材的3～4倍.熔覆层和基材实现良好冶金结合,白亮熔合区宽度为10～20 μm.激光熔覆层干滑动摩损的摩擦系数在0.2～0.3之间,磨损率比Ti6Al4V标样降低约4～5倍.     

TC4钛合金表面激光熔覆原位制备TiB陶瓷涂层的微观组织特征与硬度特性

为提高钛合金表面力学性能,利用钛合金基体与TiB2粉末之间的原位反应,在TC4钛合金表面激光熔覆原位制备了TiB陶瓷涂层。采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析了熔覆层的形貌、显微组织与陶瓷相分布,并用硬度计测试了显微硬度。结果表明,在实验优化的工艺参数下,可制备出无气孔、无裂纹与表面质量较好的熔覆层。熔覆层的显微组织由表及里从块状颗粒转变为细针状组织;TiB2陶瓷相由表及里逐渐减少,而TiB陶瓷相由表及里逐渐增多;熔层表面显微硬度高,并由表及里呈现出梯度变化。     

铝合金表面激光熔覆Al+Y粉末的研究

为了研究激光熔覆制备Al-Y合金涂层的可行性,采用CO2激光器熔化预置的Al+Y混合粉末的方法,利用SEM,XRD,EDS和硬度检验等方法分析了熔覆层的显微组织、物相组成、成分分布和硬度等。在2034铝合金表面得到了激光熔覆涂层,其物相主要由Al,Y5Al3,YAl3,YA1等组成,Y元素主要分布于晶界和枝晶间,熔覆层的显微硬度70HV0.2～95HV0.2与基体的100HV0.2～120HV0.2相比较低,原因在于降低了基体中Cu元素的固熔强化效果。结果表明,熔覆层与基体形成了良好的冶金结合,熔覆层显微组织显著细化。     

原位生长Cr3C2-CrB复合增强镍基激光熔覆层研究

采用预涂激光熔覆技术,在A3钢表面制备原位生长Cr3C2-CrB复合增强镍基激光熔覆层.使用金相显微镜、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射(XRD)仪对熔覆层进行了显微组织和物相分析,并测试了熔覆层显微硬度及摩擦性能.结果表明,在适当工艺条件下,熔覆层成形良好、表面光滑,涂层与基体呈现良好的冶金结合.熔覆层底部组织为包含Cr,Fe的碳、硼化物的γ(NiFe)树枝晶结构.熔覆层中上部组织为先共晶析出、规则排列的Cr3C2杆状相和CrB颗粒相分布在Fe2C/γ(NiFe)共晶基体中.由于Cr3C2-CrB复合强化相的原位生成且均匀弥散分布在基体中,使得熔覆层具有高的硬度(平均硬度HV     

激光熔覆原位自生TiB2的工艺研究

采用固体YAG脉冲激光对预置一定配比的Ti/B混合粉末涂层进行激光熔覆,在TC4钛合金表面原位合成TiB2陶瓷增强相.利用X射线衍射、金相显微观察以及显微硬度测试等手段,分别对熔覆样品的物相、组织形貌和显微硬度分布特征进行了研究.实验结果表明,激光功率为64W(其中电流140A,脉宽8～10ms,频率12~15Hz),扫描速度1.O～1.2mm/s,离焦量2mm时,可原位生成TiB2陶瓷涂层.金相观察结果表明,熔覆层与基体结合处为波形界面,形成了良好的冶金结合.显微硬度沿截面纵向呈梯度分布,熔覆层的硬度较基底平均提高了3～4倍.     

纳米Al2O3/Ni基合金复合材料激光熔覆层组织

采用横流5kW CO2激光，在Ni基高温合金表面制备了纳米Al2O3／Ni基合金复合材料激光熔覆层。利用光学显微镜、扫描电镜(SEM)及附件(EDS)分析了熔覆层的快速凝固组织、成分及纳米颗粒的分布。结果表明，未加纳米Al2O3时界面区为垂直于界面、定向生长的柱状树枝晶组织；加入纳米Al2O3后，熔池凝固结晶组织形态发生变化，由细长的柱状树枝晶逐步过渡为较短的树枝晶；当Al2O3的加入量为1％时，熔覆层与基体的界面区不出现定向生长，整个断面呈现等轴枝晶组织；纳米Al2O3促进固液界面前沿形核，纳米Al2O3附着在晶体生长的前沿，阻碍晶体的长大，凝固组织得到显著细化；纳米Al2O3颗粒抑制了熔覆层裂纹的形成。     

CeO2、Y2O3和MgO对镍基碳化钨金属陶瓷熔覆层裂纹及组织的影响

研究MgO、CeO2、Y 2O3对镍基碳化钨金属陶瓷熔覆层宏观质量、显微组织及熔覆层横截面硬度的影响.这些氧化物的掺入均能使镍基碳化钨金属陶瓷熔覆层中的裂纹大大减少,使熔覆层的宏观质量得到改善,使熔覆层的相组织得到细化.对于相同的激光熔覆工艺参数,不同氧化物对熔覆层晶粒的细化变质作用的强弱依次为MgO＞CeO2＞Y2O3,对横截面的显微硬度值的影响大小依次为MgO＞Y2O3＜CeO2.     

OE工业激光及其应用

激光熔覆 Ni Cr Al-陶瓷涂层的磨损性能和显微组织研究陈庆华　龙晋明　魏　仑(昆明理工大学材料与冶金工程学院材料系 ,昆明 65 0 0 93)运用激光熔覆技术和原位反应合成的原理 ,在 4 0 Cr钢表面用预置涂层的方法 ,制备了 (Ti O2 + B2 O3+Al2 O3+ Ti B2 ) / Ni Cr Al金属陶瓷涂层。借助光学显微镜、X射线衍射仪、电子探针及显微硬度计等手段对熔覆层的组织、物相、元素分布和显微硬度分布特征进行了分析研究。实验表明 ,熔覆过程中同时原位生成 Ti B2 和 Al2 O3亚微米颗粒 ,原位生成的两个陶瓷相都以弥散的方式存在于 Ni Cr Al晶…     

表面激光熔覆对体育器材硬度的改善北大核心CSCD

为了能够明确激光熔覆技术对体育器材硬度的改善效果,提出分别从复合涂层、层间停光时间以及激光扫描速度方面变量参数进行硬度影响分析,研究三氧化二铝含量对复合熔覆层形貌、显微硬度和耐磨性能的影响,多层熔覆对激光熔覆层微观组织和硬度的影响,激光扫描速度对熔覆层宏观形貌、相组成、显微组织、成分及硬度分布等影响。进行了理论分析和实验验证,结果表明,随熔覆层表面距离增加,激光熔覆层显微硬度会减小,器材硬度会呈现出先增加后减小趋势;第二层熔覆距离降低使第一层中硬度随距离减少而提高;通过增大扫描速度,熔覆层的组织有细化趋势,组织不均匀性得到改善,同时熔覆层厚度降低,稀释率减小,使熔覆层平均硅含量提高,显微硬度改善。     

CeO2对镍基碳化钨激光熔覆层性能的影响

研究了不同激光功率条件下不同含量的氧化铈对镍基碳化钨金属陶瓷熔覆层宏观质量、显微组织及熔覆层横截面硬度的影响。CeO2的掺入均能使镍基碳化钨金属陶瓷熔覆层中的相组织得到细化,裂纹大大减少,宏观质量得到显著改善。随稀土氧化物加入量的增加,稀土的细晶变质作用效果更加明显。当CeO2的含量为0.16wt%时,熔覆层的硬度达到最大约为900HV0.3～1300HV0.3,裂纹基本消失。激光功率对熔覆层的宏观质量、显微硬度及微观组织均有影响,当激光功率低于1.5kW时,难以得到连续光滑的熔覆层;当激光功率高于2.0kW时,熔覆层的晶粒长大,硬度明显降低。     

CeO2对激光熔覆Ni60合金涂层组织及性能的影响

为了研究稀土元素CeO₂对激光熔覆涂层性能的影响,以45#钢为基体、Ni60和Ni60+CeO₂粉末为熔覆材料,采用激光熔覆多道搭接工艺制备了含不同含量稀土氧化物的熔覆层。通过对熔覆层着色探伤、显微组织观察、显微硬度测定的试验,分析不同含量的稀土氧化物对熔覆层表面裂纹数量、显微组织、硬度的影响规律。结果表明,CeO₂的最佳掺杂质量分数为0.004;适量稀土元素CeO₂的掺杂,可使熔覆涂层裂纹数量减少,熔覆层的显微组织更加均匀而细小;熔覆涂层表面显微硬度远高于基体,维氏硬度是基体的3.6倍,搭接区域硬度值是基体的3倍左右。这表明稀土元素的添加可以抑制裂纹、细化晶粒,并在一定程度上提高熔覆层硬度。     

激光熔覆金属陶瓷复合合金层的组织与性能研究

介绍了用大功率CO2激光束在45#钢表面进行的金属陶瓷复合合金TiC-WC-Co的熔覆处理,对熔覆样品的显微组织和性能进行了测试和分析,同时对熔覆层形成的机理作了初步讨论.     

激光扫描速率与熔覆层组织性能的规律研究

为了研究在激光熔覆修复工艺中，激光扫描速率对最终形成的熔覆层性能的影响，采用同步送粉法，利用激光熔覆工艺在QT500球墨铸铁上制备了不同扫描速率下的镍基合金熔覆层样本；利用金相显微镜观察熔覆层的显微金相，并使用显微硬度计对熔覆层显微硬度进行了测定与分析，取得了熔覆层样品的硬度、显微金相组织以及样品稀释率等数据。结果表明，在其它条件不变下，随着激光扫描速率的增加，熔覆层组织更加致密、均匀，熔覆层的平均显微硬度得到了显著提高；以激光功率为1.9kW、扫描速率为5mm/s、光斑直径为4mm等参量得到的熔覆层组织与性能最优。此研究对激光熔覆表面强化工艺中合理选择工艺参量提供了理论依据。     

激光熔覆纳米Al2O3复合陶瓷涂层的组织结构

研究了 4 5 #钢表面激光熔覆纳米Al2 O3 复合陶瓷涂层的微观组织结构、显微硬度和磨损特性。结果表明 ,激光熔覆层由α-Al2 O3 和TiO2 以及Al2 O3 纳米颗粒组成 ,在激光的作用下 ,消除了原来等离子喷涂层的片层状组织 ;纳米颗粒仍然保持纳米尺度 ,填充在涂层的大颗粒之间 ,起着桥连的作用 ;同时涂层气孔率的降低使涂层致密化程度得以提高 ,纳米Al2 O3涂层的显微硬度较高 ,且其耐磨性能明显优于等离子Al2 O3 +1 3%TiO2 喷涂层     

钛合金表面激光熔覆（Ti＋Al/Ni）/（Cr2O3＋CeO2）复合涂层组织写耐磨性能

为改进钛合金(Ti6A14V)的耐磨性能,应用脉冲Nd:YAG激光器进行了钛合金表面熔覆(Ti Al/Ni) (Cr_2O_3 CeO_2)复合涂层实验,分析了熔覆层微观组织,测试了熔覆层显微硬度及其在大气环境室温下的摩擦磨损性能。结果表明,熔覆层组织是在细小树枝晶和共晶基体上散布着未熔Cr_2O_3颗粒和白亮球状液析Cr_2O_3,及生成的硬化TiAl陶瓷颗粒增强相。显微硬度明显提高,最高可达1150HV,平均是基材的3～4倍。熔覆层和基材实现良好冶金结合,白亮熔合区宽度为10～20μm。激光熔覆层干滑动摩损的摩擦系数在0．2～0．3之间,磨损率比Ti6A14V标样降低约4～5倍。     

Mn13Cr2表面激光熔覆Ni60A/WC涂层研究

采用同轴送粉法,通过YLS-4000多模光纤激光器以不同功率在高锰钢表面激光熔覆Ni/WC陶瓷复合涂层,通过光学显微镜、显微硬度计,对涂层的组织形貌、显微硬度进行了分析研究,做了室温干摩擦磨损试验并分析研究了涂层的耐磨性能。结果表明,Ni/WC层组织沿深度方向依次出现细小的胞状晶、树枝晶、柱状树枝晶和薄的平面晶,在1600 W、1900 W、2200 W的激光功率下对应的Ni/WC层的平均显微硬度分别为980.7 HV0.1、901.0 HV0.1、809.4 HV0.1,分别为基材平均显微硬度的2.8、2.5、2.3倍。在相同摩擦磨损试验条件下,基体的磨损量是激光功率为1600 W条件下的熔覆层的10.4倍,在激光功率为1600 W时,通过激光熔覆获得了组织致密均匀、硬度高和具有良好耐磨性的涂层。