激光熔覆与氩弧焊熔覆、焊条电弧焊熔覆的比较

比较了激光熔覆、氩弧焊熔覆和焊条电弧焊熔覆在试样热变形量、熔覆层几何特征、熔覆效率和设备投资方面的差异.结果表明:这三种工艺各有优缺点,从而有不同的应用领域.本文还指出了导致上述差异的重要原因.     

高速钢轧辊的激光熔覆试验研究

采用500W脉冲激光器对冶金精密轧辊进行激光熔覆Ni+WC粉末,用金相显微镜和扫描电镜对熔覆层显微组织和成分分布进行分析,并用显微硬度计测试硬度.结果表明:涂层与基体为冶金结合,涂层的显微组织细化;激光熔覆层表面硬度高达1076HV,而基材硬度为655HV.     

激光熔覆数值模拟过程中的热源模型

综述了几种可用于激光熔覆过程中温度场和应力场数值模拟的热源计算模型，并对其进行分析比较。指出采用有限元法，利用计算软件来实现熔覆过程中热源的添加是目前常用的优选方法。在此基础上考虑到粉末、基体、光源三者的相互作用提出了新的激光熔覆热源计算模型。关于激光熔覆热源模型的探讨为建立更加准确的激光熔覆计算模型，深入研究熔覆过程中的应力场与变形场提供帮助。     

激光熔覆数值模拟过程中的热源模型

综述了几种可用于激光熔覆过程中温度场和应力场数值模拟的热源计算模型,并对其进行分析比较.指出采用有限元法,利用计算软件来实现熔覆过程中热源的添加是目前常用的优选方法.在此基础上考虑到粉末、基体、光源三者的相互作用提出了新的激光熔覆热源计算模型.关于激光熔覆热源模型的探讨为建立更加准确的激光熔覆计算模型,深入研究熔覆过程中的应力场与变形场提供帮助.     

送粉式激光熔覆热和熔覆材料有效利用率影响因素的研究

通过改变激光熔覆工艺参数获得相应的熔覆层并对其进行了细致的研究,对激光热有效利用率、熔覆材料有效利用率、熔覆层稀释率及有关界面问题进行了综合评述。找出了工艺参数对其影响规律,指出了送粉装置与工艺参数间的合理匹配能获得最佳的激光热有效利用率、熔覆材料有效利用率。同时,对搭接熔覆时的搭接率的确定原则进行了详细的评述。为获得良好的结合界面提供了实验证据,为制定送粉激光熔覆工艺规程提供了理论依据。     

激光熔覆过程热力耦合有限元温度场分析

根据激光熔覆的特点，建立了激光熔覆温度场分析模型，对送粉激光熔覆过程温度场进行了有限元分析。分析结果表明，熔覆层最高温度与激光功率、基体预热温度成正比例关系，而最大冷却速率与激光功率、基体预热温度成反比例关系。提高基体预热温度对降低熔点处材料冷却速率效果显著，而提高激光功率对降低熔点处材料冷却速率有一定作用，但效果并不明显。     

激光熔覆技术研究进展

激光熔覆技术是一种先进的材料表面改性技术,具有稀释率小、熔覆层组织致密、涂层与基体结合良好及工作环境无污染等优点。从激光熔覆喷头、激光熔覆工艺、激光熔覆材料、激光熔覆技术的工业应用这4个方面,综述了激光熔覆的研究进展。其中,在激光熔覆喷头方面,介绍了激光光斑的种类及转换原理和熔覆材料的引入方式,总结了激光束与粉束的耦合模式和熔覆喷头的种类,包括旁轴送粉熔覆喷头、光外同轴送粉喷头、光内同轴送粉喷头以及特殊工况下的熔覆喷头。在激光熔覆工艺方面,阐述了工艺参数对熔覆层宏观形貌和组织性能的影响,总结了激光熔覆复合工艺的辅助加工方法,论述了超高速激光熔覆新工艺的原理及技术优势,并介绍了激光熔覆过程控制的研究进展。在激光熔覆材料方面,阐述了熔覆材料的种类及增强相的添加方式。在激光熔覆技术的工业应用方面,介绍了激光熔覆技术在矿山机械、模具再制造以及铁路修复等领域的应用。最后对激光熔覆技术的发展趋势及应用前景做出了展望。     

激光熔覆过程热力耦合有限元应力场分析

根据激光熔覆的特点，建立了激光熔覆应力场分析模型，对送粉激光熔覆过程应力场进行了有限元分析。分析结果表明，熔覆结束后熔覆层处于拉应力状态，但各个方向拉应力的大小不同。熔覆层材料沿熔覆方向发生的塑性拉伸变形，是造成熔覆层开裂的主要原因。提高基体预热温度可有效避免熔覆层开裂。     

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。     

送粉激光熔覆过程中熔覆轨迹及流场与温度场的数值模拟

提出了一种送粉激光熔覆中熔覆层表面形状及厚度的计算模型。将熔覆过程中固相区、两相区和液相区作为一连续介质，用非稳态固液相变统一模型来描述其流场与温度场，并采用固定网格移动坐标来处理带移动热源的流动与传热问题。能量方程用显焓表示，有关潜热的非稳态项与对流项均做为其源项处理。用Lambert—Beer定理和米氏理论计算粉末流与激光光束的相互作用，使模拟适用于送粉浓度较大的情形。数值模拟程序是在流体动力学软件PHOENICS基础上，通过添加源项、边界条件、熔覆层轨迹计算以及激光束和粉末流相互作用等相应模块实现。对钢基底上熔覆钴基合金Stellite6进行模拟所得到的计算结果与实验结果基本一致。     

超高速线光斑激光熔覆不锈钢涂层显微结构及性能研究

目的 设计超高速线光斑激光熔覆送粉喷嘴,在极高的熔覆效率和极低的搭接率下制备不锈钢熔覆涂层,对比研究圆光斑及线光斑下的熔覆涂层的微观组织结构及性能。方法 基于送粉喷嘴流场及粉末粒子运动轨迹的模拟研究,设计超高速线光斑激光熔覆专用送粉喷嘴。在此基础上,以27SiMn为基体,采用1 mm´ 10 mm线光斑,在10%搭接率、熔覆效率4.5 m²/h下,采用超高速线光斑激光熔覆FeCr合金薄涂层;作为对比,采用超高速圆形光斑(2 mm)激光在0.2 m²/h熔覆效率下熔覆FeCr合金涂层。采用SEM、XRD对比分析线光斑/圆光斑涂层微观组织结构与涂层显微硬度。结果 通收束角度为25°~27°的单流道送粉喷嘴可得到分布均匀、飞行速度适中的粉末束流。对比研究超高速线光斑及圆光斑激光熔覆涂层可知,相同扫描速度下2种光斑制备的涂层均较为致密,无裂纹与气孔,由熔覆层底部到熔覆层表面均呈现出平面晶—柱状晶—等轴晶的变化趋势,线光斑和圆光斑涂层硬度在700~800HV,线光斑下的熔覆层硬度分布更加均匀,表面粗糙度Ra可低至<4 μm,搭接率可低至10%,熔覆效率可达 4.5 m²/h,远高于圆光斑激光下的熔覆效率。结论 2种光斑模式下的涂层微观组织、相组成及硬度相当,但超高速线光斑激光熔覆层表面光洁度更高,表面粗糙度更低,熔覆效率可达圆光斑的20倍。     

Cr12MoV模具钢的激光熔覆

利用不同的激光工艺参数对Cr12MoV模具钢表面进行熔覆试验，探讨了熔覆层裂纹和气孔产生的趋势和工艺参数对熔覆层深度的影响，研究了表面微观硬度的分布及其原因、熔覆层耐磨性能的提高幅度以及组织结构的变化。结果表明，采取适当工艺措施，可以完全消除熔覆层的气孔，减少横向裂纹；表面硬度在不同程度上都得到提高，硬度峰值出现在次表层；激光熔覆层的耐磨性能可以提高47％－76％；微观结构是由平面晶和枝晶构成的共晶组织，并有多种合金相分布在枝晶间。     

超高速激光熔覆Fe基非晶合金单道工艺分析

目的 利用超高速激光熔覆工艺制备Fe基非晶合金。方法 利用专用模具制备0.4、0.5、0.6 mm不同厚度预置涂层,并用质量分数为4%的聚乙烯醇将涂层与基材黏接,在真空环境下烘干。然后,设计正交试验分析预置厚度、激光功率和扫描速度对Fe–Si–B非晶粉末材料单道熔覆宽度的影响,并利用超景深显微镜和极差分析法分析工艺参数对涂层稀释率的影响次序。最后,对样件磨抛和腐蚀,借助扫描电子电镜分析涂层显微组织。结果 利用超高速激光熔覆制备涂层,单道涂层宽度与激光功率大小呈正相关关系。涂层稀释率变化区间为8.8%~12.1%,影响涂层稀释率的工艺次序为预置厚度>激光功率>扫描速率。所制备的涂层与基材形成良好的冶金结合,但涂层底部出现了晶化现象,晶粒尺寸分布区间为0.5~3.5 μm。将工艺因素归一化考虑,涂层晶粒大小受激光能量密度影响较大。结论 涂层底部凝固速率较低和成分偏析是造成晶化的重要原因,在预置厚度0.6 mm、激光功率500 W、扫描进给量6 000工艺下的晶化程度最小,将激光能量密度控制在10 W/mm³以下,有利于抑制晶化现象。     

丝粉协同高速激光熔覆不锈钢层组织性能研究

目的 探究海洋工程装备表面高效高质量强化及改性新技术,提高17-4PH不锈钢层制备效率及综合性能。方法 采用高速激光熔覆技术制备17-4PH丝材、17-4PH丝材协同B4C粉末及17-4PH丝材协同Cr₃C₂粉末3种熔覆层。通过X射线衍射仪、扫描电镜及能谱仪等仪器分析熔覆层的组织结构。利用显微硬度计及电化学工作站测试熔覆层的硬度及耐蚀性。结果 17-4PH丝材熔覆层主要为α相（马氏体）,而2种丝粉协同熔覆层的相结构除α相（马氏体）外还出现γ相（奥氏体）。3种熔覆层组织及成分整体均匀,丝粉协同熔覆层晶界出现Cr、Nb等碳化物析出,表层分布碳化物颗粒。碳化物颗粒的添加提高了熔覆层硬度,尤其是B₄C颗粒,其作为硬质相来增强熔覆层,在均匀细化晶粒的同时使得晶界和晶内析出大量第二相颗粒,硬度较未添加碳化物颗粒的17-4PH丝材熔覆层提升约35.53%。3种熔覆层在3.5%Na Cl溶液中的耐腐蚀性均较好,尤其是协同添加Cr₃C₂颗粒的熔覆层,相较于17-4PH丝材熔覆层,其腐蚀电流密度由...     

T10钢表面激光熔覆Ni/WC合金工艺研究

研究了T10钢表面激光熔覆Ni/WC合金时激光功率、扫描速度和离焦量对熔覆层性能的影响,并通过选择合适的水平进行正交试验,得到熔覆层硬度和耐磨性能优良的较优工艺参数.     

表面织构对模具钢激光熔覆层性能的影响分析

目的 减少激光熔覆过程中产生较大的应力和裂纹的现象,提高激光熔覆后模具钢的抗疲劳性能,延长其使用寿命.方法 选取激光功率(800、1000、1200 W)、扫描速度(5、10、20 mm/s)、光斑半径(0.5、0.75、1 mm)作为激光熔覆模拟因素,以残余应力为主要试验指标,进行三因素三水平正交模拟试验,并对试验结果进行信噪比及极差分析,确定最优熔覆参数.在最优熔覆参数下,进行预置织构及无织构的激光熔覆模拟,对比分析两次模拟的熔覆层温度及残余应力分布.在最优参数下进行熔覆加工,验证有效性.结果 正交模拟试验得出最优熔覆参数为:激光功率800 W,扫描速度20 mm/s,光斑半径1 mm.得到最小残余应力平均值为360 MPa.此外,激光功率对残余应力的影响最为显著,其次是光斑半径,对残余应力影响最小的是扫描速度.在最优熔覆参数下,对预制织构的模型进行激光熔覆模拟,得出残余应力平均值为149 MPa.相比较于无织构熔覆模拟,预置织构熔覆模拟的平均应力值降低了大约58.56％.对无织构和有织构模具钢表面进行激光熔覆加工,测量残余应力,验证了该方法的有效性.结论 通过在基体预置表面织构的方法,在保证熔覆温度的前提下,降低了残余应力,最终能达到降低残余应力、减少裂纹产生的目的.