高速激光熔覆铁基TY-2合金组织及力学性能分析

目的 通过与激光熔覆进行对比,探究高速激光熔覆铁基TY-2合金的显微组织及力学性能.方法 采用高速激光熔覆技术在27SiMn不锈钢基体上制备铁基TY-2合金熔覆层.利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计,对熔覆层的显微组织、物相结构及力学性能进行分析测试,对比研究高速激光熔覆与激光熔覆铁基TY-2合金熔覆层的显微组织和力学性能.结果 与激光熔覆层相比,获得的高速激光熔覆层均匀致密,无裂纹,孔隙与夹杂较少,与基体形成良好的冶金结合.激光熔覆层的组织以粗大的柱状晶为主,高速激光熔覆层的组织以尺寸为5～10μm的细小晶粒为主.高速激光熔覆层与原始粉末的物相一致,包含(Fe,Ni)、Cr0.19Fe0.7Ni0.11和Fe-Cr等相.激光熔覆层与原始粉末的物相有所差别,高能量密度导致CaNi3C0.5金属间化合物的生成.高速激光熔覆层的平均硬度为604HV0.3,相比激光熔覆层(543HV0.3)提高了9.4％.结论 高速激光熔覆的总能量较低,为激光熔覆总能量的77.9％,其中高速粒子携带的动能占高速激光熔覆总能量的17.7％.高速激光熔覆可实现低能量下的高效熔覆,熔覆层的组织更加细小,成分更加均匀,硬度更高.     

高压柱塞高速激光熔覆镍基合金涂层组织和耐磨性

目的 通过高速激光熔覆技术改善高压柱塞镍基合金涂层的组织，并提高涂层的耐磨性能。方法 分别采用常规激光熔覆（P=1.8 kW，vs=500 mm/min）和高速激光熔覆（P=1.8 kW，vs=7000 mm/min），在高压柱塞45#钢基材上制备了SD-Ni45耐磨涂层，分别测试了两种涂层的稀释率、微观结构、硬度，并通过可控气氛微型摩擦磨损试验仪和扫描电镜，对熔覆层的耐磨性进行了分析。结果 高速激光熔覆层的稀释率约为常规激光熔覆层的68%。高速激光熔覆层的物相与常规激光熔覆层的物相基本相同，并无新的物相析出，主要包括γ-(Ni,Fe)固溶体、Cr-Ni-Fe固溶体、Cr23C6以及少量的WC等强化相，但高速激光熔覆层的整体组织更加细小致密，硬质相颗粒分布更为均匀。高速激光熔覆层与常规激光熔覆层的平均显微硬度分别为600HV0.1、460HV0.1，高速激光熔覆层与常规激光熔覆层的磨痕宽度分别为210、315 μm，磨损量分别为(7.4±0.8)、(4.4±0.6) mg，高速激光熔覆层的耐磨性相对于常规激光熔覆层提高了约1.7倍。结论 高速激光熔覆技术可以有效地改善常规激光熔覆层裂纹敏感性大、稀释率较高、涂层较厚等缺陷，高速激光熔覆层的硬度和耐磨性较普通激光熔覆层有所提高。     

同步超声振动对激光熔覆层组织性能影响

采用激光熔覆同步超声振动(超声振动频率25 kHz)在30CrMnSi基体表面制备Ni60熔覆层,研究超生振动激光熔覆层的组织特点,并与常规激光熔覆层进行组织对比,研究超生振动抑制熔覆层裂纹产生的原因。实验结果表明,无论是组织均匀性、形核率还是熔覆层元素分布,超声振动激光熔覆层均优于未施加超声振动激光熔覆层。     

激光重熔对材料表面激光熔覆层的影响

熔覆层中的裂纹是激光熔覆技术应用的主要障碍。为了提高熔覆层的性能,抑制裂纹扩展,采用CO2激光器在45钢表面激光熔覆了Ni25合金粉末,然后采用不同工艺参数对熔覆层进行激光重熔处理研究。实验结果表明,激光重熔能够减少熔覆层中的裂纹和气孔,使熔覆层表面变的平整,颗粒状组织消失。较慢的激光扫描速度更有利于降低熔覆层的残余应力,减少缺陷。激光重熔后材料表面的显微硬度有所降低。研究结果对激光熔覆技术的应用具有实用价值。     

27SiMn钢表面激光熔覆304不锈钢的组织和性能

利用激光熔覆技术在液压支架立柱母材27SiMn钢表面进行了不同激光功率的单道激光熔覆304不锈钢试验,选择出熔覆层质量最佳时的激光功率,并在该功率下进行多层累加激光熔覆304不锈钢试验。分析了熔覆层材料的显微组织,对比分析了27SiMn钢基体和304不锈钢熔覆层的拉伸性能和断口形貌。结果表明,熔覆层和基体之间实现了良好的冶金结合,熔覆层材料中呈现出了具有典型定向凝固特征的柱状晶;熔覆层材料的抗拉强度与基体相当,伸长率明显高于基体;熔覆层和基体材料的拉伸断口处均出现了具有典型塑性断裂特征的韧窝,且熔覆层材料的韧窝尺寸及深度明显大于基体材料。     

激光重熔对Cu-18Pb-2Sn激光熔覆层组织和性能的影响

激光熔覆制备熔覆层后,选用相同功率的激光再次扫描熔覆层对其进行重熔,探究不同激光功率下Cu-18Pb-2Sn激光熔覆层重熔后组织和性能的变化.采用着色探伤法对熔覆层的孔洞缺陷进行检测,利用光学显微镜(OM)、场发射扫描电镜(FE SEM)和X射线衍射仪(XRD)对熔覆层的显微组织、元素分布和物相组成进行检测,使用维氏硬度计测试熔覆层的显微硬度,并采用往复高速摩擦试验机对熔覆层的摩擦磨损性能进行评价.结果 表明,相比于未处理的熔覆层,激光重熔后熔覆层内的孔洞数量明显减少,熔覆层组织仍由网状的Pb相和Cu相基体构成,但网状Pb相的数量相对减少,点状Pb相增多.重熔后熔覆层的显微硬度有所上升,平均硬度最高可达到93 HV0.1.试样在摩擦磨损形式下的磨损机理主要为磨粒磨损,激光功率为900、1100、1300和1500 W的熔覆层的平均摩擦系数分别为0.305、0.308、0.296和0.289.     

钛合金表面激光熔覆镍基二硫化钼自润滑涂层质量分析

在TC4合金表面激光熔覆Ni60/Ni/MoS_2涂层,探讨Ni/MoS_2添加量对熔覆层质量和显微硬度的影响,以及激光工艺参数对熔覆层质量的影响。研究表明:随熔覆材料中Ni/MoS_2含量的增加,熔覆层形貌从凸起型过渡为平缓型,熔覆层裂纹和气孔等缺陷变多,微观组织均匀性变差。熔覆层显微硬度随Ni/MoS_2含量增加逐渐升高,添加20%Ni/MoS_2熔覆层的显微硬度和Ni60熔覆层的显微硬度相差不大。随扫描速度的提高,钛合金表面激光熔覆层的宽度、高度和基底熔深均减小;不同激光能量密度下,熔覆层的组织具有较大差异。     

基于响应面法的激光熔覆3540Fe涂层形貌及质量预测研究

目的 实现激光熔覆3540Fe合金涂层几何形貌的精确控制。方法 基于响应面法设计了在不同的激光工艺参数下42CrMo钢表面激光熔覆3540Fe合金的试验,以激光功率、光斑直径、扫描速度为影响因素,熔覆层宽度、高度、熔池深度、熔覆层宽高比、显微硬度以及稀释率为响应目标,建立了熔覆层形貌的预测模型,以熔覆层显微硬度、宽高比作为优化条件对预测模型进行了实验验证。结果 激光功率与熔池深度和熔覆层稀释率成正比,熔覆层宽度、高度、宽高比随激光功率的增大表现为先升高后降低,熔覆层显微硬度与激光功率的关系呈负相关。扫描速度与熔覆层宽度、高度呈负相关性,与熔覆层宽高比、显微硬度成正比,对熔池深度和熔覆层稀释率的影响并不显著。光斑直径与熔池深度和稀释率呈负相关性,熔覆层高度随光斑直径的增大表现为先增大后减小,而宽高比表现为先减小后增大的趋势,光斑直径对熔覆层显微硬度的影响并不显著。通过对预测模型进行实验验证发现,宽高比、稀释率、显微硬度的误差分别为7.14%、5.70%、2.74%。结论 利用响应面法建立的3540Fe合金熔覆层形貌预测模型精确程度较高,能够实现对3540Fe合金熔覆层几何形貌的准确预测,为熔覆层形貌的精确控制提供了理论依据。     

钛合金表面激光熔覆镍基涂层质量分析

通过在钛合金表面激光熔覆镍基涂层,探讨了扫描速度对熔覆层宏观形貌的影响,激光能量密度对熔覆层微观组织的影响,WS2添加量对熔覆层宏观形貌、成型质量、组织均匀性和显微硬度的影响。结果表明:随扫描速度的提高,钛合金表面激光熔覆层的宽度、高度和基底熔深均减小。随熔覆材料中WS2含量的增加,熔覆层形貌从凸起型过渡为凹陷型,且粉末利用率降低;熔覆层裂纹和气孔等缺陷变多;微观组织均匀性变差。添加WS2的熔覆层显微硬度低于Ni60熔覆层。     

9%Cr钢表面激光熔覆制备低Cr合金改性层组织及Cr含量分析

目的通过对比分析1CrMo合金激光熔覆和埋弧堆焊层中Cr元素含量分布,研究激光熔覆替代堆焊技术用于9%Cr钢汽轮机转子轴颈表面改性的可行性。方法采用与1CrMo合金焊丝成分相同的合金粉末作为激光熔覆材料,利用半导体激光熔覆系统在9%Cr钢表面制备低Cr合金熔覆层。用直读光谱仪、金相显微镜、扫描电镜和显微硬度计等仪器,分析熔覆层中Cr含量分布、熔覆层组织结构和性能,并与堆焊层进行了对比。结果利用激光熔覆技术成功在9%Cr钢表面制备了不同厚度、无缺陷的1CrMo合金熔覆层,熔覆层组织主要由铁素体和颗粒状碳化物相构成。多层熔覆层硬度在220～250HV0.3之间,与基体硬度接近。激光熔覆可有效减少基体对熔覆层的稀释,熔覆层中Cr含量降低明显,在熔覆层约2 mm厚处的Cr含量已低于2%的工作面Cr含量要求,而堆焊需8 mm左右才能达到相同的降Cr效果,激光熔覆所需熔覆层数明显少于埋弧堆焊法的堆焊层数。结论与堆焊相比,激光熔覆用于9%Cr钢汽轮机转子轴颈表面改性需熔覆层数少,表面降Cr效率更高。     

38CrMoAl钢表面激光熔覆Ni基合金工艺研究

利用正交试验法对38CrMoA1钢表面激光熔覆Ni60合金时激光功率、扫描速度和离焦量等工艺参数进行优化,得到熔覆层硬度和耐磨性能较为优良的参数组合,并研究了激光熔覆工艺参数对熔覆层性能的影响.结果表明,选择激光功率2.0 kW,离焦量40 mm,扫描速度6 mm/s作为35CrMoA1钢表面激光熔覆Ni60合金时的工艺参数,熔覆层硬度可以达到880.5 HV,相对耐磨性为2.26.     

45# 钢表面激光熔覆自熔性镍基碳化钨粉末

目的提高45#钢的表面性能。方法利用IPG光纤激光加工系统,采用不同的工艺参数在45#钢表面激光熔覆自熔性镍基碳化钨粉末,对熔覆层的宏观表面(平整度、表面硬度、裂纹情况)及金相组织、显微硬度分布进行对比分析。结果在激光功率为1200 W、扫描速度为2 mm/s、送粉电压为7 V时,获得的熔覆层宏观表面相对平整光滑,平均洛氏硬度约是基体的2.5倍。由微观组织分析得知,熔覆层及界面处无裂纹、气孔等缺陷,熔覆层中上部组织晶粒细小,沿熔覆层与基体交界处向外,晶粒呈现柱状晶及等轴晶,组织性能良好,基体与熔覆层间冶金结合比较牢固。熔覆层显微硬度分布比较均匀,并且与基体相比提高了约1.5倍。结论 45#钢表面机械性能得到提升,在其表面激光熔覆自熔性镍基碳化钨粉末具有可行性和研究价值。     

Cr12MoV钢激光熔覆Ni基WC合金性能研究

对Cr12MoV钢表面激光熔覆不同成分Ni基WC合金的熔覆层性能进行了研究.实验表明,在较优工艺参数下,激光熔覆Ni60+30%WC熔覆层的次表面硬度可达67～68 HRC.在加入WC硬质相后,熔覆层的硬度变化不大,而耐磨性能却得到很大的提高,相应的脆性和产生裂纹的倾向增大.     

高频微锻造对激光熔覆层开裂行为与表面组织的影响

多频次的微米级塑性变形可导致材料表面组织与力学行为特性的变化.采用自制的高频微锻造机构对激光熔凝NiCrBSi合金层进行了微锻造处理.利用OM研究了微锻造激光熔覆层产生的塑性变形的几何特性;利用OM,SEM观察了微锻造对激光熔凝层表面组织及开裂行为的影响.结果表明,高频微锻造可在激光熔覆NiCrBSi合金层表面产生约1...     

铸轧辊套表面超高速激光熔覆钴基熔覆层高温耐磨性能

为了提高铸轧辊辊套的使用寿命,采用超高速激光熔覆技术在32Cr3Mo1V铸轧辊辊套表面制备了钴基熔覆层.分析了熔覆层的表面形貌、显微组织及高温摩擦磨损性能,并与优选常规激光熔覆层进行了对比. 结果表明,优选的超高速以及常规激光熔覆层均表面平整,与基体结合良好,无明显裂纹、气孔等缺陷. 超高速激光熔覆层显微组织非常均匀细小,枝晶轴间距极小,很大程度上抑制了枝晶偏析的范围,使得熔覆层的元素分布更加均匀. 在700 ℃高温摩擦磨损试验中,超高速激光熔覆层产生的氧化物磨屑更小,更容易发生团聚效应,有利于釉质层的形成,熔覆层变形量更小,对釉质层进行了有效支撑,出现大面积具有减摩耐磨作用的釉质层,表现出优异的耐高温摩擦磨损性能.     

铝合金表面激光熔覆研究进展

激光熔覆通过激光加热使熔覆材料与基体形成冶金结合的高质量熔覆层,是一种有效的表面改性技术。 铝合金因其硬度低、耐磨性差导致其无法满足对表面性能要求较高的领域,限制了其更广阔的发展。 激光熔覆对铝合金表面改性有着很好的研究和应用价值,已获得国内外学者的密切关注。 目前,铝合金激光熔覆技术研究呈上升趋势,然而缺乏系统的综述介绍。 以熔覆层材料体系为核心,按照金属基合金、陶瓷增强复合材料和一些新兴材料进行分类,综述了铝合金激光熔覆的背景、工艺以及组织性能,并对铝合金表面激光熔覆发展前景进行了展望。     

工艺参数对铜合金激光熔覆层性能的影响

运用激光熔覆方法在球墨铸铁基体上熔覆铜合金涂层，试验分析了激光工艺参数（激光功率，扫描速度）对熔覆层组织和性能的影响， 从而得到最佳工艺参数。     

镁合金表面激光熔覆Fe合金

采用热喷涂+激光重熔两步法工艺对镁合金表面进行激光熔覆Fe-Ni-Cr-B-Si合金;对熔覆层进行了微观分析及性能测试.结果表明:熔覆层主要由FeCr、FeNi和AINi3等相组成,熔覆层的显微硬度、耐腐蚀性及耐磨损性能郜明显高于基体.