H13钢激光填丝仿生耦合热疲劳性能分析

热疲劳龟裂是铝合金压铸模具的主要失效模式. 针对这一现象,利用激光表面熔凝技术及激光表面填丝技术耦合仿生强化模型对压铸模具表面进行强化,分析不同处理方式下热疲劳裂纹扩展形态,探索提高压铸模具寿命的方法. 试验利用Nd:YAG激光器对试样进行加工,每隔500次热疲劳循环后,观察不同试样裂纹扩展情况,5 000次循环后得出裂纹扩展形貌. 结果表明,经过激光表面填丝技术处理所得的仿生单元体硬度相对于激光表面熔凝处理所得单元体略有提高,经激光表面填丝技术处理的试样具有更高的抗热疲劳性能.     

铸铁等离子熔凝处理硬化层的组织与耐磨性能

利用等离子熔凝技术,选择合适的工艺参数,在硼铸铁基体上进行熔凝硬化处理。借助于金相显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)分析了硬化层的显微组织,采用显微硬度计测试了硬化层的显微硬度分布,通过环-块磨损试验评估了硬化层的耐磨性能。结果表明,硼铸铁表面微熔硬化处理后,熔凝区组织为细小均匀的共晶莱氏体+少量未溶石墨,固态相变区的组织为针状马氏体+残余奥氏体+片状石墨+磷共晶,相变区与基体交界处组织为针状马氏体+珠光体+残余奥氏体+片状石墨+磷共晶。熔凝层显微硬度分布均匀,可达820～910 HV0.1,在室温润滑滑动磨损条件下,硬化层的耐磨性约是基体试样的3倍。     

AM50A镁合金激光表面熔凝层的强化效果与机理

采用CO2连续激光对AM50A镁合金表面进行熔凝处理,分析激光熔凝层的组织、性能和强化机理.结果表明:激光熔凝层晶粒得到高度细化,且随着扫描速度的增大,晶粒细化更为明显;熔凝层内合金元素Al的固溶度增加,β(Mg17Al12)的含量有所减少,但β相的分布更加均匀弥散;熔凝层的显微硬度(Hv55～75)明显高于基体的显微硬度(约HV40).磨损实验表明,激光熔凝试样的磨损体积是未处理试样的35%,耐磨性有了较大提高.熔凝层的强化机理主要是细晶强化,此外合金元素Al固溶度的增加及β相的弥散析出也有一定的强化效果.     

高强铝合金激光辅助TIG电弧复合焊接工艺及接头性能

采用填丝TIG电弧焊、激光辅助TIG电弧复合焊2种焊接工艺进行了2014铝合金焊接试验,研究了焊接工艺与接头组织和性能的相关性.试验结果表明:与填丝TIG焊相比,激光辅助TIG电弧复合焊可以显著降低TIG电弧功率,减少热输入,细化焊缝组织,减少晶界共晶组织宽度,可有效减少甚至消除焊缝熔合区气孔缺陷,其焊接接头的力学性能、接头强度和塑性均得到增强.断口的SEM形态显示:2014铝合金激光辅助TIG电弧复合焊接头断口有大量韧窝存在,呈韧性断裂.     

微束等离子弧熔凝处理15CrMo钢的组织和性能

利用微束等离子弧对15CrMo钢表面进行熔凝处理,研究了熔凝后各区域的组织和性能.采用光学显微镜、显微硬度仪、磨损试验机、电化学腐蚀试验等方法对各区域进行了测试分析.结果表明,经微束等离子弧熔凝处理后试样剖面由熔凝区、热影响区和基体三部分组成.15CrMo基体组织为铁素体和珠光体组织,熔凝区组织为马氏体组织,热影响区晶粒大小不一,组织不均匀.熔凝区和热影响区的显微硬度和耐磨性明显高于基体,其显微硬度值约为基体的2倍.电化学试验表明经微束等离子弧表面熔凝处理后可提高试样表面的抗腐蚀性能.     

激光熔凝处理对Ni3Al金属间化合物表面组织与耐磨性的影响

采用激光对金属间化合物Ni3Al进行表面熔凝处理,用电子显微镜观察了激光熔凝处理后的Ni3Al 试样的金相组织,并通过划痕硬度试验和磨损试验测试了试样经激光熔凝处理后的划痕硬度和耐磨性.结果表明,金属间化合物Ni3Al经激光熔凝处理后,组织得到了明显细化,划痕硬度和耐磨性较未采用激光熔凝处理的试样都有较大幅度地提高,其中划痕硬度最少提高了106.95％,耐磨性最少提高了200％.     

2219铝合金复合热源焊接工艺及接头性能

采用填丝TIG焊、激光辅助TIG复合焊、激光-高频脉冲TIG复合焊三种焊接工艺进行6 mm厚的2219铝合金焊接试验,研究了焊接工艺与接头组织和性能的相关性.结果表明,与填丝TIG焊接工艺相比,激光辅助TIG复合焊、激光-高频脉冲TIG复合焊两种复合热源焊接工艺提高了焊接速度,显著减少了热输入,细化了焊缝组织,减少了晶...     

激光熔凝处理N80油管的组织及耐磨性

采用5 kW横流CO2激光器对N80油管内壁进行激光螺旋熔凝处理,采用光学显微镜、扫描电镜及显微硬度计对激光熔凝层组织、硬度及磨损形貌进行分析.结果表明,油管激光熔凝处理后熔凝区生成马氏体组织,硬度较基体显著提高,硬度最大值出现在相变硬化区.油管内壁激光螺旋熔凝强化后,耐磨性能明显提高.当扫描速度一定时,随激光功率的增加,硬度降低,而耐蚀性及耐磨性增加,腐蚀加速了油管的磨损.未经激光处理的N80油管钢磨损机制为大块的疲劳剥落和犁削,采用螺旋激光熔凝处理后,油管磨损面犁沟细小,伴随少量的剥落坑.     

硼铸铁缸套激光表面熔凝组织和性能的研究

为了提高硼铸铁缸套的耐磨性能，对硼铸铁气缸套进行激光熔凝处理。利用扫描电子显微镜观察了激光熔凝处理后的显微组织。利用显微硬度计检测了激光熔凝组织的显微硬度，同时进行了以GCr15钢标准环为配副的环块磨损试验。研究结果表明，硼铸铁经激光熔凝处理后得到了共晶莱氏体 马氏体组织，而且激光熔覆层厚度可控，组织和性能稳定，熔凝强化表层显微硬度达到800-1200HV0.2。磨损试验结果显示，激光熔凝处理后，磨损截面积比未处理的试样减小了44.4%，从而表明激光熔凝处理是提高硼铸铁缸套耐磨性能的有效手段。     

激光成形修复TC4合金锻件的低周疲劳性能

采用激光成形修复技术制备了TC4合金锻件的面修复试样,对修复试样的显微组织、拉伸性能、低周疲劳性能进行了研究。激光修复区组织由粗大原始β柱状晶粒及晶内细长的α针及编织细密的α+β板条组织组成,热影响区组织呈现从锻件基体组织向修复区组织的连续变化,修复区与锻件基体为致密的冶金结合。对两组面修复试样分别进行去应力退火和去应力退火+喷丸处理后,测试获得了激光成形修复TC4合金锻件的低周疲劳曲线,由于面修复试样的拉伸性能与锻件相比强度高而塑性低,因此两组修复试样的疲劳寿命在低应变区高于TC4模锻件,此区强度对疲劳寿命起主要作用;而在高应变区低于模锻件,此区塑性对疲劳寿命起主要作用。修复试样经喷丸处理后,无论在高应变区还是在低应变区,其疲劳寿命都有所提高,并且在高应变区接近TC4模锻件水平,而在低应变区则高出模锻件一个数量级。     

焊丝熔化方式对激光焊接过程的影响

研究了两种焊丝熔化方法(电弧预熔丝激光焊、激光填丝焊)激光焊接过程对匙孔稳定性以及焊缝成形的影响，进一步研究了焊丝熔化方法对焊接接头质量的影响，并对比分析了两种焊丝熔化方式对焊接速度的适应性. 结果表明，电弧预熔丝激光焊过程中，熔池表面匙孔开口尺寸变化不大，匙孔较为稳定；激光填丝焊方法由于熔化的液态金属距离匙孔边缘很近，焊接过程中熔池表面匙孔开口尺寸变化较大,而且容易出现熔池表面匙孔的闭合. 与激光填丝焊相比，电弧预熔丝激光焊熔化的焊丝端部可以沿熔池边缘流入，与匙孔边缘的距离较远，匙孔稳定性较好，焊缝气孔数量较少. 当焊接速度为8 m/min时，电弧预熔丝激光焊的焊缝成形良好；而激光填丝焊焊缝背面成形不连续，并且出现了未焊透的缺陷.     

TATM700钢等离子-MIG复合焊接工艺

采用等离子-MIG复合焊接设备对12.5 mm厚的汽车结构件低合金高强度TATM700大梁钢进行了焊接工艺研究,分析了不同坡口形式下焊缝成形、焊缝组织及力学性能,并与药芯焊丝多层多道手工TIG焊的方法进行了对比. 结果表明,坡口形式对等离子-MIG复合焊接焊缝影响较小. 复合焊焊缝成形良好,截面形状合理. 焊缝组织由少量的侧板条铁素体和大量的针状铁素体构成. 接头强度和弯曲性能均优于手工TIG焊接,抗拉强度达到了母材的95%,但硬度略低于多层多道手工TIG焊接.     

TIG torch surfacing of metallic materials – a critical review

This article aims to review and highlight the significant features and development of tungsten inert gas (TIG) torch surfacing of metallic materials. The emphasis is on the surfacing method for metallic materials using a melting processing route. The fusion surfacing methods such as powder injection, wire feed and pre-place powder are elaborated. The comparisons of TIG torch surfacing methods to electron beam welding, laser cladding and thermal spraying are tabulated to give a better understanding of each surfacing method. The application of TIG torch surfacing techniques on various metallic materials is reviewed based on a number of studies from previous researchers. The significance of processing variables of TIG torch surfacing techniques is highlighted with the heat input and welding speed being the most influential factors. This paper also shows the potential application of TIG torch surfacing for the hybridisation of composite coated hard surface layer formation in metallic materials.     

激光液态填充焊的填材熔化与过渡稳定性

针对激光填丝焊过程中焊丝对入射激光能量的反射、匙孔不稳定等问题,提出了激光液态填充焊方法,采用电弧提前预熔焊丝,让填材以液态方式流入熔池中.分析了激光液态填充焊的熔化、过渡模式,以及工艺参数对过渡模式的影响规律.结果表明,在电弧热作用下焊丝有液桥过渡和滴状过渡两种模式,焊接电流较小时,焊丝的上部熔化,下部依然保持固态,形成稳定的液桥过渡;焊接电流较大时,焊丝端部全部熔化易回缩成球为滴状过渡,过渡稳定性变差.为改善滴状过渡的稳定性,可依靠间隙的毛细作用稳定流入熔池中.激光液态填充焊可降低对匙孔的冲击,提高匙孔的稳定性.     

铝合金液态填充焊的工艺特性分析

采用高速摄像和工艺试验相结合的方法分析了液态填充焊的影响因素,进行了焊接接头质量分析.结果表明,激光液态填充焊有两种填充模式:焊丝半熔态、焊丝全熔态.焊接电流较小时,焊丝为半熔态,液态填材顺焊丝流向熔池;焊接电流较大时,焊丝为全熔态,依靠间隙的毛细作用,能稳定的流入熔池中.随着焊接速度的提高匙孔距熔池边缘的距离变小.为了使液态填材稳定的过渡到熔池中,光丝间距应控制在-0.5~2.0 mm范围内.经过接头质量分析发现:与激光填丝焊相比,液态填充焊接焊缝中的气孔率明显降低.     

热连轧高强钛合金厚壁管道的TIG工艺及组织和性能

针对采用新型的热连轧工艺生产的厚壁高强度无缝钛合金管,通过TIG自动送丝与手工填丝2种焊接方法进行了环缝对接焊工艺试验,对比分析了2种工艺下接头的焊缝成形、微观组织及力学性能。结果表明,2种焊接方法下的焊道表面均呈亮银色,无明显氧化现象,自动送丝接头表面成形更加平滑美观,而手工填丝接头表面成形有不规则的鱼鳞纹;热影响区中β相均发生了一定程度的粗化,并生成了一定量的细针状α’马氏体相。焊缝区组织主要为沿β相界生成的板条状和块状α相,以及晶粒内形成的少量针状α’马氏体组织;TIG自动送丝和手工填丝焊接接头的硬度都是热影响区最高,焊缝最软而母材居中;拉伸试验断裂位置均位于焊缝,平均抗拉强度分别为603.8 MPa和571.7 MPa;热影响区的冲击吸收能量分别达到了41.7 J和78.5 J,手工填丝下的热影响区表现出了比母材更好的冲击韧性。     

激光填丝焊焊丝熔入行为特征

采用高速摄像技术和工艺试验相结合的手段进行铝合金光纤激光填丝焊焊丝熔入行为及工艺特性研究.分析了焊丝熔入行为及其主要影响因素,研究了送丝方式与送丝角度对焊缝成形及焊接过程稳定性的影响.结果表明,依据光丝间距的不同,焊丝熔入行为可分为3种典型特征,铺展过渡、液桥过渡和大滴过渡,其中液桥过渡最为理想;前置送丝焊丝熔化效率高,工艺窗口较宽;送丝角度影响焊丝吸收激光能量程度以及液态焊丝对液态熔池的冲击力的大小,随着送丝角度的增加焊缝背部熔宽有明显增加,而焊缝熔深基本不变.     

碳化铬基金属陶瓷电火花沉积涂层的微观组织与性能

采用电火花沉积分别制备了碳化铬基金属陶瓷单涂层和碳化铬基金属陶瓷/Ni复合涂层。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、显微硬度计和摩擦磨损试验机对比研究了单涂层和复合涂层的物相、微观组织结构、显微硬度和摩擦磨损性能。结果表明,两种涂层组织结构致密,与基体呈良好的冶金结合,并在涂层内形成了纳米晶的微观组织。复合涂层中FeCr_0.29Ni_0.16C_0.06韧性相含量增加,在涂层界面处存在过渡层Ni,并以塑性变形的方式释放了更多沉积时产生的热应力,因而涂层裂纹明显减少。复合涂层的峰值硬度(1186HV_0.05)虽略低于单涂层,但该涂层具有最小的摩擦系数(0.2462),1h磨损量仅为单涂层的1/3,因此表现出更好的耐磨性能,其主要磨损机制为磨粒磨损和疲劳磨损。