激光熔覆制备Fe基合金涂层的微观结构与力学性能*

采用激光熔覆在25Cr2Ni4MoV钢基材表面制备铁基合金涂层,研究激光熔覆涂层的微观组织、显微硬度、抗剪强度、摩擦磨损性能。结果表明：激光熔覆Fe基合金涂层与25Cr2Ni4MoV钢基材界面形成了良好的冶金结合;激光熔覆层为典型的树枝晶形貌,由浅灰色及深灰色2种不同物相相间组成;激光熔覆区的显微硬度显著高于基体区和熔合区,平均剪切强度达280.83 MPa;激光熔覆Fe基合金涂层的平均干摩擦因数、磨痕轮廓深度及平均磨损体积较25Cr2Ni4MoV钢基材分别下降了约25%、45%及50%;激光熔覆所制备的Fe基合金涂层的耐磨性能远高于25Cr2Ni4MoV钢基体,该型涂层对基体有着良好保护作用。     

激光熔覆对轮轨材料摩擦磨损性能的影响

利用CO 2激光器分别在车轮和钢轨材料表面熔覆一层钴基合金粉,分析熔覆层的微观组织结构和显微硬度,利用MMS 2A摩擦磨损试验机研究轮轨材料激光熔覆钴基合金粉前后的摩擦磨损性能.结果表明:激光熔覆可获得厚度1 mm左右无气孔、裂纹且与基体冶金结合的优质激光熔覆层,熔覆层组织主要由γ Co、Cr 23 C6等相构成,熔覆区主要有平面晶区、胞状晶区、树枝晶区;车轮和钢轨熔覆层的显微硬度分别比基体提高了43%和45%,激光熔覆后的轮轨摩擦磨损性能明显优于轮轨基体,耐磨性能比轮轨基体提高约4倍,激光熔覆后轮轨的磨损机制主要表现为磨粒磨损.     

镍包SiC_p增强Ni35合金激光熔覆层的显微组织及摩擦磨损性能

采用激光熔覆工艺在H13模具钢基体表面制备镍包SiC_p增强Ni35合金熔覆层,研究了熔覆层的显微组织以及在25,600℃下的摩擦磨损性能。结果表明:熔覆层由γ-Ni(Fe)+M_3(B,Si)共晶相、M_(23)C_6型碳化物、M_7C_3型碳化物、Ni_(31)Si_(12)镍硅化物和石墨组成;在不同温度下摩擦磨损后,熔覆层表面的显微硬度均高于基体的,磨损体积小于基体的;25℃下熔覆层的耐磨性能较基体的明显提高,且提高效果高于600℃下的;25℃下熔覆层的磨损机制主要为微磨粒磨损和黏着磨损,600℃下的则主要为磨粒磨损、黏着磨损以及轻微的氧化磨损。     

La2O3对AZ91D镁合金表面激光熔覆Al-Cu涂层的影响

试验采用Nd:YAG 激光器在AZ91D镁合金表面激光熔覆不同La2O3含量的Al-Cu涂层,借助扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪、显微硬度计和滑动磨损试验机,分析稀土对熔覆层表面形貌、显微组织、物相结构、显微硬度和耐磨性能的影响。研究结果表明：稀土氧化物La2O3在Al-Cu涂层中能够细化晶粒,改善熔覆层的质量,并生成稀土化合物Mg17La2和LaAl3;当添加质量分数为1.2%的La2O3时,熔覆层组织均匀,晶粒细小,显微硬度最高;添加La2O3的熔覆层的平均摩擦因数比镁基体和未添加La2O3的熔覆层的平均摩擦因数小,说明稀土氧化物能够减小熔覆层的摩擦因数,提高涂层的耐磨性。     

铝合金表面添加La_2O_3激光熔覆Ni基WC金属陶瓷涂层研究

添加适量La2O3,采用自配的熔覆材料在ZL108表面激光熔覆制备了Ni基WC金属陶瓷复合涂层,对熔覆层进行了显微组织和能谱分析、显微硬度测量以及室温下的干滑动摩擦磨损试验。结果表明,在铝合金表面激光熔覆处理时添加适量La2O3获得的Ni基WC金属陶瓷增强涂层无裂纹,组织细小,致密,WC颗粒增强相与基体之间结合良好。室温下熔覆层的磨损主要为显微切削和粘着磨损,干摩擦磨损性能优良。     

[机械装备再制造]超声振动辅助激光熔覆3540Fe/CeO2涂层实验及分析

为研究超声振动对激光熔覆的优化作用,在确定了最优工艺参数及粉末配比的基础上,采用超声振动直接施加于熔覆层的方式,进行超声振动辅助激光熔覆制备3540Fe/CeO2高性能熔覆层的实验研究。比较了振动的施加方式及施加角度对熔覆层宏观形貌、微观组织、物相组成及力学性能的影响。实验结果表明：超声振动对激光熔覆层形貌改善明显,当施加角度为45°时,效果最优。超声振动能在不改变相成分的情况下实现组织细化并减少气孔,涂层组织变为由γ（Fe,Ni）、Cr13Ni5Si2、Cr7C3等相组成的等轴晶及细小针状枝晶。加入超声振动后熔覆层平均硬度提高62%,达到了1 148 HV;摩擦因数显著减小,磨损量减少,耐磨性增强。通过对磨痕进行扫描电子显微镜（SEM）观察可以发现超声振动能改善磨损形式,试样磨损形式由粘着磨损为主变为规则的磨料磨损,磨损表面更为光滑。     

钕加入量对Cr12MoV模具钢表面激光熔覆镍基合金层组织和性能的影响

采用CO2横流激光器通过预置粉末方式,在Cr12MoV模具钢表面熔覆了添加稀土钕元素的镍基合金熔覆层;通过X射线衍射仪、扫描电镜、显微维氏硬度仪、摩擦磨损试验机等研究了稀土钕元素的添加量对镍基合金熔覆层显微组织和性能的影响。结果表明:加入1.5%钕(质量分数,下同)的熔覆层中枝晶生长的方向性减弱,组织趋向均匀,耐磨性能得到明显改善;加入2.5%钕的熔覆层组织更加致密,并且表现出最优的摩擦磨损性能;加入3.5%钕的熔覆层中出现组织变大的趋势,粗大硬质相颗粒增多,并且有气孔产生,熔覆层性能下降明显。     

超声振动辅助激光熔覆3540Fe/CeO_2涂层实验及分析

为研究超声振动对激光熔覆的优化作用,在确定了最优工艺参数及粉末配比的基础上,采用超声振动直接施加于熔覆层的方式,进行超声振动辅助激光熔覆制备3540Fe/CeO_2高性能熔覆层的实验研究。比较了振动的施加方式及施加角度对熔覆层宏观形貌、微观组织、物相组成及力学性能的影响。实验结果表明:超声振动对激光熔覆层形貌改善明显,当施加角度为45°时,效果最优。超声振动能在不改变相成分的情况下实现组织细化并减少气孔,涂层组织变为由γ(Fe,Ni)、Cr13Ni5Si2、Cr7C3等相组成的等轴晶及细小针状枝晶。加入超声振动后熔覆层平均硬度提高62%,达到了1 148HV;摩擦因数显著减小,磨损量减少,耐磨性增强。通过对磨痕进行扫描电子显微镜(SEM)观察可以发现超声振动能改善磨损形式,试样磨损形式由粘着磨损为主变为规则的磨料磨损,磨损表面更为光滑。     

制动盘过度磨损表面激光再制造钴基合金熔覆层的摩擦磨损性能

以Co06钴基合金粉末为熔覆材料,利用激光再制造技术在高铁列车30CrSiMoVA钢制动盘过度磨损表面制备熔覆层,研究了熔覆层的显微组织、硬度和摩擦磨损性能,并探讨了其磨损机制。结果表明：在制动盘过度磨损表面制备的熔覆层与基体结合良好,钴元素在熔覆层与基体界面处发生了扩散;熔覆层的平均显微硬度为548 HV,为基体硬度的2.3倍;激光再制造后制动盘的平均摩擦因数为0.485,小于原始制动盘,二者的磨损机制均为疲劳磨损和磨粒磨损,但激光再制造后制动盘的磨损程度较轻微;激光再制造后制动盘的磨损体积为7.709 mm³,小于原始制动盘(10.011 mm³),耐磨性能得到提高。     

铸铁CrMo表面激光熔覆Ni基高温合金粉末的磨损特性

采用激光熔覆技术在铸铁CrMo表面制备了Ni基高温合金熔覆层,采用SEM和晶相仪分析了激光熔覆层的晶相组织。采用回归正交试验方法,研究了基体和熔覆层在不同载荷和速度下的磨损特性。结果表明,熔覆层与基体形成良好的冶金结合,熔覆层组织致密,主要由树枝晶和共晶构成,熔覆层和基体材料的磨损机制为磨粒磨损;铸铁CrMo表面激光熔覆Ni基高温合金粉末可以提高表面的耐磨性能。     

激光熔覆合金表面耐磨性试验研究

使用CO2激光器对45#钢表面进行Co基和Ni基合金熔覆处理。利用销盘式摩擦试验机对激光熔覆表面进行摩擦磨损试验,研究干摩擦和润滑条件下磨损机理。Ni合金熔覆层比Co基耐磨性要好。润滑条件下,两种合金的耐磨性比干摩擦都得到很大提高。     

NAK80塑料模具钢切削加工性的研究

通过对NAK80塑料模具钢的切削试验,研究了其切削加工性,如切削力、刀具耐用度、加工表面粗糙度和切屑形态。结果表明,在相同切削条件下,NAK80钢的切削力比45钢增大约39%,磨损速率约为45钢的4倍,属较难切削材料,这主要因为钢中存在板条状马氏体及Ni3Al、ε-Cu等硬质点,同时具有高强度和高硬度所致。     

工艺参数对铁基激光熔覆层组织和耐磨性的影响

采用激光熔覆技术在45钢表面制备铁基合金涂层,分析研究了在一定工艺参数范围内,熔覆区和结合区微观组织变化规律,摩擦磨损性的变化规律。结果表明:激光功率和扫描速度对熔覆层组织和耐磨性有规律性的影响,最终确定p=2.5 kW、v=3 mm/s~4 mm/s为优选工艺参数。     

Wear Behavior of Ceramic Powder and Solid Lubricant Cladding on Carbon Steel Surface

Thick composite coatings of carbides on a metal matrix are ideal for use in components that are subjected to severe abrasive wear. It is a metal matrix composite (MMC) that is reinforced by an appropriate ceramic phase, a solid lubricant coating to reduce friction and to protect the opposing surface. This study tested the wear behavior of a carbon steel surface after cladding by a gas tungsten arc welding (GTAW) method to enhance wear resistance. The microstructures, chemical compositions, and wear characteristics of the cladded surfaces were analyzed by scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX). The coating was uniform, continuous, and almost defect-free, and particles were evenly distributed throughout the cladding layer. The results of wear tests indicate that the friction coefficient of the TiC coating is lower than that of AISI 1020 carbon steel. Thus, the wear depth of the TiC coating is only one tenth of that exhibited by the AISI 1020 carbon steel. The experiments confirm that the cladding surfaces of TiC particles reduce the wear rate and friction.     

WC颗粒增强镍基涂层改善制动盘组织与磨损性能

为提高汽车制动盘耐磨和高温氧化性能,延长其使用寿命,采用激光熔覆技术在中碳钢表面制备了以WC颗粒为增强相的Ni基复合涂层.借助SEM和XRD等表征手段对制动盘表面涂层进行了组织和物相分析,利用维氏硬度计测试了制动盘表面涂层截面显微硬度分布,通过摩擦磨损实验研究了制动盘表面涂层的磨损性能.研究表明,制动盘表面涂层主要由γ-（Ni,Fe）固溶体、均匀分布WC颗粒和碳化物抗磨损相组成.涂层平均显微硬度HV0.2670,显微硬度值波动较小较为平稳,证明涂层组织比较均匀.在多种强化效果共同作用下,制动盘表面涂层的磨损量与基材相比明显减小,仅为基材的20％,抗磨损性能显著提高.     

65Mn钢表面激光熔覆温度场模拟及性能研究

为了探究不同激光熔覆工艺参数对温度场的影响,利用ANSYS软件对激光熔覆温度场进行模拟。在选定工艺参数下,通过激光熔覆技术在65Mn钢表面熔覆Ni60A合金粉,并与镍基焊条电弧焊试验进行对比。对两种熔覆层的显微组织、显微硬度及摩擦磨损性能进行观察和测试。结果表明：激光熔覆温度场的最高温度与激光功率、频率成正比,而与扫描速度成反比。在激光功率580 W,扫描速度100 mm/min,频率4 Hz,脉宽8 ms的工况下,温度场最高温度达到2 092.1℃。激光熔覆层主要由等轴晶、柱状晶组成,而电弧焊覆层组织的晶粒组织粗大,存有大量树枝晶。激光熔覆层晶粒更加致密,组织均匀,强度、塑韧性性能更好。在硬度与耐磨性方面,激光熔覆层硬度平均值为531.24 HV_0.2,电弧焊熔覆层硬度平均值为492.46HV_0.2,且激光熔覆对硬度的提高效果更加显著。激光熔覆层的磨损率为4.9×10^-4 mm³·N^-1·m^-1,是基体的3/5。磨损机理由严重的粘着磨损转变为轻微的磨粒磨...     

9SiCr表面激光熔覆合金/20MnSiV磨损性能研究

采用Ni合金和Co合金对9SiCr工具钢表面进行激光熔覆，并将熔覆层与20MnSiV配副在干摩擦和油润滑条件下进行磨损试验。采用扫描电子显微镜对磨损表面形貌进行分析，发现油润滑条件下二者的耐磨性有很大提高，其磨损形式主要是磨粒磨损。Ni合金熔覆层与20MnSiV配副时磨损相对较小。     

激光熔覆陶瓷涂层研究现状与展望

陶瓷材料具有高硬度、高熔点、高耐蚀等特性,常被应用于机械装备关键零部件的表面强化改性和再制造修复。随着装备服役工况日益苛刻,传统金属材料所制备的装备运动部件在服役过程中易于发生磨损、腐蚀、变形等失效,进而导致服役性能退化,严重时甚至引发装备恶性故障。激光熔覆作为一种高效的表面强化和再制造技术,在提升基材表面耐磨、耐蚀、耐热、抗高温氧化等性能方面具有重要应用前景。通过激光熔覆技术在零部件表面制备陶瓷涂层,对于延长关键零部件寿命、提高资源利用率、节约稀贵金属材料具有重要意义。首先按照陶瓷涂层的组织结构和成形机理对激光熔覆陶瓷涂层进行了分类介绍;然后结合激光熔覆制备陶瓷涂层的典型缺陷详细阐述了涂层质量优化的常用方法;而后综述了激光熔覆陶瓷涂层在提升零件耐腐蚀、耐磨损、耐高温性能和提高生物相容性等方面的应用情况;最后,总结了激光熔覆陶瓷涂层技术发展现状,并展望了激光熔覆陶瓷涂层技术的发展趋势。     

采煤机滑靴激光熔覆铁镍基涂层的抗磨性能*

为提高采煤机滑靴在无油工况下的耐磨性,采用激光熔覆技术在45钢为基体上分别制备FeNiMo和FeNiMoSi涂层,并对其物相组成及硬度等进行分析。结果发现：制备的涂层结构致密,与基底保持了良好的冶金结合;FeNiMoSi涂层的平均硬度为438HV,分别约为基体（153HV）的2.8倍以及FeNiMo涂层（385HV）的1.1倍。通过往复式摩擦磨损试验机研究涂层的干摩擦磨损性能,并探讨其磨损机制。结果表明：随着载荷和滑动速度的增大,涂层的摩擦因数均呈现出减小的趋势;随着载荷的增大,涂层的磨损率逐渐升高;随着滑动速度的增大,FeNiMo涂层的磨损率出现先下降后上升的趋势,而FeNiMoSi涂层的磨损率则逐渐下降;涂层的磨损机制主要为磨粒磨损、塑性变形以及轻微的氧化磨损。总体来说,FeNiMoSi涂层相比FeNiMo涂层表现出更好的耐磨性能,这是因为涂层中Si元素的添加,不仅起到细晶强化作用,而且促进了FeSi金属间化合物相的生成。     

高频感应熔覆NiTiFe合金涂层摩擦学性能研究

为增强金属材料表面的耐磨性能,采用高频感应熔覆技术,在HT300基底表面制备出NiTiFe合金涂层;利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、显微硬度计和X射线衍射仪(XRD)对NiTiFe合金涂层的微观组织、元素组成、硬度、相组成和与基底的结合情况进行表征与分析;通过摩擦磨损试验机对涂层的摩擦学性能进行测试,对其摩擦磨损机制进行分析。结果表明：涂层组织致密,无裂缝和空隙,成型质量良好,平均厚度达到0.7 mm,与HT300基底实现了冶金结合;涂层中主要包含Fe2Ti、Fe6.94Ti0.36和Ni3Fe三种相,Fe元素的加入使涂层的晶格发生畸变,硬度提高,平均硬度达到997.36HV,约为HT300基底平均硬度值的5倍。通过摩擦磨损试验发现,试验前期,NiTiFe合金涂层与对摩副之间的摩擦因数较低,维持在0.2左右,对摩副的失效导致摩擦副之间的接触形式发生改变,摩擦因数产生阶跃;随着载荷的增加,涂层上呈现的磨痕宽度在不断增加,对摩副由于磨损造成的材料去除后暴露出的面积也在不断增大。摩擦磨损试验后,NiTiFe合金涂层摩擦表面光滑平整,仅出现了轻微的磨粒磨损,磨损体积远小于对摩副...