激光合金化技术提高轧辊寿命的研究

对75CrMo热带轧辊激光合金化工艺进行研究，探讨了合金化成分、激光工艺对轧辊性能的影响。结果显示：Co、W形成的化合物W3C、Co3W3C对轧辊硬度的提高有很大作用，但易产生裂纹。     

钢丝圈的失效分析

对72B纺织用钢丝圈进行失效分析，发现钢丝圈使用性能不合格的主要原因是热处理炉仪表指示温度偏差太大及热处理工艺规范不合理，使得球化退火后的金相组织出现粗晶铁素体，淬火和回火后的金相组织出现铁素体、粒状渗碳体，使材料塑性增加，满足不了使用性能。     

激光能量密度对原位生成纳米石墨的影响

研究了直径尺度为50 m的片状石墨,在不同激光能量密度的辐照下,原位生成纳米粒状石墨的微观结构及形貌,初步探讨了激光辐照参数与微米石墨原位生成纳米石墨之间的规律。采用高分辨透射电镜（HRTEM）、扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射（XRD）对制备的纳米石墨的晶体结构及显微形貌进行了测试、分析。试验结果表明:在激光能量密度为5.00 kJ/cm2时,试样由微米片状石墨原位生成分散性较好的、平均粒径为245 nm的球状石墨;在激光能量密度提高到6.25 kJ/cm2时,样品原位生成双向生长的椭球状石墨,有团聚现象产生,平均粒径为240 nm;在激光能量密度达到12.50 kJ/cm2时,微米片状石墨转变成大量的球状石墨,平均粒径为61.5 nm;在激光能量密度继续增加到13.75 kJ/cm2时,产物呈现小颗粒附着在大颗粒上的现象,粒径范围为150~500 nm,平均粒径达280 nm。     

过渡合金层对激光多层送丝堆焊层组织性能的影响

采用灰铁基体材料,住小预热情况下通过增加Ni Re过渡合金熔覆层,再选用专用高硬度的合金焊丝进行激光送丝堆焊试验;分析堆焊过程物相变化,探索过渡合金对高硬度厚层堆焊裂纹倾向的影响规律,寻找高硬度厚层堆焊情况下防止裂纹产生的工艺方法。堆焊采用自制专用自动送丝机构,用Thermoatl-SCINTAGX’TRAX射线衍射仪和Thermo Noran VANTAGE-ESI能谱分析堆焊层物相组成。     

灰口铸铁多层熔覆Ni基合金工艺试验与应用

采用灰口铸铁作为基体材料,在不预热情况下通过增加Ni25过渡合金熔覆层,再用Ni45合金进行熔覆实验;由于过渡合金熔覆层中的Ni提高了奥氏体的稳定性,缓解了组织内产生的残余应力,减缓硬度梯度,多次堆焊加热使其热应力在该区域得到缓释,消除裂纹产生。同时又由于Ni45熔覆层中的高Cr使钢的共析成分点左移,同时产生Cr19Fe7Ni11金属化合物,因此提高了修复层的硬度,熔覆层厚度6mm。经修复后的罗茨鼓风机转鼓,加工后能满足机械装配精度及设备厂性能,耐磨性大大提高。     

球墨铸铁表面激光堆焊层组织和性能的研究

借助光学显微镜、扫瞄电子显微镜,能谱仪对堆焊层显微组织及热影响区组织进行观察、分析,得知堆焊层显微组织特征是树枝状的V8C7分布在FeNi基体上,热影响区组织为细的莱氏体,堆焊层与基体结合良好.通过显微硬度计测试了堆一层的显微硬度为900～1 200,堆两层的HV为700～900,堆焊层数增加,裂纹倾向减少.     

纳米复合镀Al2O3层激光强化

在H13钢表面通过纳米复合镀(NCP)的办法预置纳米Al2O3镀层,然后通过高功率连续CO2激光处理预置表面,采用扫描电子显微镜(SEM)观察了镀层处理前后表面及截面形貌,利用X射线能谱(EDS)仪、X射线衍射(XRD)仪对处理前后的镀层进行了元素分析和物相分析,测试了处理前后镀层显微硬度及磨擦系数的变化。结果表明,激光处理后,强化层表面平整光滑,与基体形成冶金结合,成分均匀,组织细密。纳米Al2O3颗粒均匀分布在强化层表面,强化层显微硬度为原镀层的1.5~1.8倍,强化层摩擦系数约为镀层的1/2,基体的1/3。强化层和基体的表面主要以磨粒磨损为主,而纳米复合镀层则是磨粒磨损和黏着磨损综合作用的结果。     

连续光纤激光对铁基材料推力分析

目的通过悬臂梁振动测量连续光纤激光作用铁基材料产生的推力。方法利用1500 W振镜式光纤激光器,以一定的激光工艺参数沿宽度方向单道扫描靶材,采用动态分析三维显微系统记录薄带的振动情况,通过对连续波激光推力作用下悬臂梁振动过程的理论分析,建立了铁基材料受到的推力物理模型,并通过实验验证理论公式的准确性,最后研究了推力与激光参数、靶材等之间关系。结果在不同悬臂梁长度系统下,当激光功率为900 W、扫描速度为3 m/s时,测得钢片受到的平均推力为2.43 mN,该物理模型的结果具有较好的重复性。推力由靶材特性和激光工艺参数共同决定,在靶材不被击穿的情况下,激光功率从300 W增大到1500 W时,钢片受到的推力从0.41 mN增加到12.32 mN。扫描速度从4 m/s下降到1 m/s时,钢片受到的推力为8.69～15.67 mN。粒径小的粉末更容易被气化,产生较大的推力。粉末颗粒由于推力获得的加速度高出重力加速度数倍,大直径的粉末颗粒运动受激光推力的影响更小。结论通过悬臂梁振动测量得到的推力具有较高的准确性,合理规划激光工艺参数和粉末粒径可以减小推力的影响。这为激光熔覆过程中粉末受到激光推力作用的测量和应用方面提供了一定理论依据。     

激光熔覆对不锈钢叶轮耐蚀性能的影响

在不锈钢基体上，采用1#、2#、3#合金粉末进行激光熔覆，用X射线衍射分析和能谱分析测定了熔覆层物相组成。利用极化曲线评价了熔覆层的耐蚀性。结果表明，2#熔覆层具有高的表面硬度和耐蚀性，最有应用开发前途。     

热作模具H13钢表面激光堆焊类高速钢的实验研究

研究韧性较高的热作模具H13钢表面上通过激光合金堆焊的方法直接复合类高速钢金属。采用专用合金焊丝，利用自动送丝系统通过激光堆焊的方法在基体材料上获得2～3mm的高硬、高耐磨的合金堆焊层，利用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪和显微硬度仪对堆焊层进行显微组织分析和硬度测试。结果表明：堆焊层形成了高硬的碳化物，且堆焊层与基体之间具有良好的冶金结合，堆焊层的平均硬度达922HV。