铝合金表面激光熔覆Al-Y-Ni合金涂层的组织与性能研究

通过对铝合金表面激光熔覆的工艺和材料配方的研究,在铝合金表面上制备了具有良好冶金结合的Al-Y-Ni合金层.应用扫描电镜、XRD衍射和显微硬度计分析了熔覆层组织和性能.结果表明,熔覆层内成分和硬度分布较为均匀,物相组成以Al、Al2Ni6Y3和Al3Ni2相为主.     

铝合金表面激光熔覆NiCrAl/TiC涂层生成和强化机制

为了改善铝合金表面的磨损性能,在A390铝合金表面激光熔覆制备Ni Cr Al/Ti C复合涂层。借助XRD和EDS分析了涂层的物相组成;通过SEM分析了涂层的微观组织;结合Al-Ni二元平衡相图和热力学知识对熔覆层Al-Ni金属间化合物形成机制进行了分析。结果表明:涂层物相包括Al Ni、Al3Ni2、Ti C、Cr13Ni5Si2、Cu9Al4和少量α-Al相;涂层自下至上分别为胞状晶、柱状树枝晶和等轴晶;熔覆层中Ti C颗粒强化机制包括细晶强化、硬质相颗粒弥散强化和位错堆积强化;熔覆层平均显微硬度为676 HV0.2,是A390铝合金的4倍。     

Al2O3-TiO2对铝合金表面激光熔覆NiAl涂层组织性能的影响

目的 进一步提高6061铝合金表面的硬度、耐磨性。方法 应用脉冲Nd:YAG激光器在6061铝合金表面制备了NiAl合金涂层和NiAl/Al2O3-TiO2复合涂层。通过SEM、X射线衍射仪系统研究了Al2O3-TiO2陶瓷相添加对NiAl熔覆层组织形貌、成分分布、物相组成的影响。利用HVS-1000硬度测试仪及HSR-2M高速摩擦磨损机,对熔覆层硬度分布及耐磨性进行测试分析。结果 Al2O3-TiO2陶瓷颗粒加入使涂层宏观成形质量明显提高,表面平整光滑、波纹均匀,熔覆层枝晶间距减小,组织结构明显细化。与NiAl熔覆层相比,在NiAl/Al2O3-TiO2复合涂层中,具有较高硬度的Al3Ni、Al3Ni2硬质相含量增大。同时,高硬度Al2O3和良好韧性的TiO2、NiTi金属间化合物在复合涂层内部形成。NiAl/Al2O3-TiO2复合涂层的显微硬度平均可达650HV0.2,相比NiAl涂层提高了300HV0.2;磨损体积仅为铝合金基体的1/9,相比NiAl涂层降低了35%。干摩擦条件下,NiAl/Al2O3-TiO2复合涂层的犁削、剥落现象显著降低。结论 在细晶强化、硬质相弥散强化及良好韧性的NiTi金属间化合物共同作用下,6061铝合金表面硬度和耐磨性得到显著提高。     

Ni3Al基金属粉芯焊丝的堆焊工艺性研究

采用非熔化极气体保护焊(TIG)进行熔覆堆焊,研究Ni3Al及Ni3Al+Cr3C2金属间化合物基金属粉芯焊丝在45#钢、304不锈钢、42CrMo合金钢、4Cr14Ni14W2Mo耐热不锈钢基板上的熔覆层组织和性能.结果表明:(1)Ni3Al+Cr3C2熔覆后的平均稀释率(34.55％)低于Ni3Al熔覆后的平均稀释率(42.8％);(2)采用纯Ni3Al金属粉芯焊丝堆焊后的熔覆层主要为单一的γ'-Ni3Al相,采用Ni3Al+Cr3C2时,熔覆层主要由γ'-Ni3Al相MC型及M23C6型碳化物组成;(3)Ni3Al+Cr3C2熔覆层的显微硬度显著高于纯Ni3Al熔覆层;(4)采用Ni3Al、Ni3Al+Cr3C2金属粉芯焊丝在4种实验基板上熔覆,焊道冶金结合良好、润湿良好,堆焊后缺陷少,堆焊层硬度高于母材,能够用于相关材料表面增强熔覆.     

6061铝合金表面激光熔覆稀土CeO_2+Ni60组织及摩擦磨损性能

为提高铝合金的表面性能,利用激光熔覆技术在6061铝合金表面制备了添加稀土Ce O2的Ni60熔覆层,并通过金相显微镜、SEM、显微维氏硬度计和摩擦磨损试验机等设备研究了CeO2对Ni60熔覆层组织结构、硬度及摩擦磨损性能的影响.结果表明,加入2%的Ce O2可有效地减少熔覆层中的裂纹、孔洞和夹杂物,促进晶粒细化,提高熔覆层的组织均匀性、表面硬度及耐磨损性能;在相同磨粒磨损条件下,CeO2+Ni60熔覆层的耐磨性是铝合金的7.1倍,是Ni60熔覆层的1.6倍;Ni60熔覆层可以显著降低铝合金表面摩擦系数,而添加稀土CeO2能提高Ni60熔覆层的摩擦系数稳定性,从而改善Ce O2+Ni60熔覆层的耐磨性能.     

6061铝合金表面激光熔覆稀土CeO_2+Ni60组织及耐蚀性

为了提高6061铝合金材料的表面性能,利用激光熔覆技术在6061铝合金表面制备了添加有稀土CeO2的Ni60合金熔覆层。分析了激光熔覆稀土CeO2+Ni60熔覆层的显微组织及硬度,研究了其耐腐蚀性能,并与Ni60合金熔覆层和6061铝合金基体进行了对比研究。结果表明,加入2%的稀土氧化物CeO2可有效地减少熔覆层中的裂纹、孔洞和夹杂物,促进晶粒细化,提高熔覆层的组织均匀性、表面硬度及耐腐蚀性能;电化学腐蚀测试表明,在1 mol/L H2SO4中,Ni60熔覆层、铝合金基体的自腐蚀电流密度分别是CeO2+Ni60熔覆层的1.67倍和76.6倍;在3.5%NaCl溶液中,Ni60熔覆层、铝合金基体的自腐蚀电流密度分别是CeO2+Ni60熔覆层的1.6倍和44.5倍;在1 mol/L NaOH溶液中,Ni60熔覆层、铝合金基体的自腐蚀电流密度分别是CeO2+Ni60熔覆层的1.3倍和81倍。     

稀土CeO_2在6063Al表面Ni基激光熔覆中的作用机制

利用激光熔覆技术,在6063Al表面制备了添加稀土CeO_2的Ni60合金熔覆层,并通过OM、XRD、SEM和EDS等手段进行测试分析,研究稀土CeO_2对6063Al表面激光熔覆Ni基熔覆层组织、相结构、成分等微观结构的影响,探讨稀土氧化物CeO_2的作用效果和机制。结果表明:加入5%CeO_2可有效地减少Ni60熔覆层中的裂纹、孔洞,使熔覆层具有较好的组织形貌;5%CeO_2+Ni60熔覆层和未加CeO_2的Ni60熔覆层主要相结构均为β-NiAl(Cr)和少量的NiAl_3、Ni_3Al、Al等,添加稀土后β-Ni Al相的(110)、(200)、(211)衍射峰和Al峰的强度有明显降低,且有明显的Ni Al3峰;相比于未添加CeO_2的Ni60熔覆层,添加CeO_2后的熔覆层元素分布较为均匀,稀释率降低;加入5%CeO_2可使Ni60熔覆层的表层孔隙率大幅降低,细化作用明显,晶粒分布较弥散,但对熔覆层底部微观组织的改善作用不明显。     

稀土Y2O3对6063Al激光熔覆镍基熔覆层耐磨性的影响

利用激光熔覆技术,在6063铝合金表面制备了添加有不同含量Y₂O₃的Ni60合金熔覆层,并对熔覆层进行了耐磨性试验. 通过分析熔覆层组织、熔覆层表面磨痕形貌、磨损量及摩擦系数,研究Y₂O₃含量对铝合金表面激光熔覆Ni基涂层耐磨性能的影响. 结果表明,添加5%Y₂O₃的Ni60熔覆层组织呈现明显的网状分布的枝晶和细小的等轴晶,稀土Y₂O₃可以改善铝合金表面Ni60熔覆层的组织,促进晶粒细化和成分分布均匀;添加稀土Y₂O₃的Ni60基熔覆层较Ni60熔覆层的磨损面崩损程度减小了,摩擦稳定性得到提高;随着稀土含量提高,熔覆层的磨损量减小,但Y₂O₃含量高于5%时磨损量基本不会大幅变化;5%Y₂O₃+Ni60熔覆层具有良好的磨损形貌、较低的磨损量以及较稳定的摩擦系数,其熔覆层的耐磨性是Ni60熔覆层的6.1倍,是6063Al合金基体耐磨性的20.1倍.     

钛合金表面激光熔覆Ti/Ni-AlN复合涂层的组织与摩擦磨损性能

以Ti、Ni、Al N粉末混合物为原料,采用激光熔覆技术在TC4表面制备出以金属间化合物Ti_2Ni、Ti Ni、Ti_3Al为熔覆层基体,以Ti N为强化相的复合涂层,并对涂层的组织、硬度及摩擦磨损性能进行研究。结果表明,Ti、Ni成分配比对熔覆层的组织形貌、硬度和耐磨性均影响较大。当Ti含量较多时,Ti_2Ni以枝晶状大量存在;当Ni含量较多时,Ti Ni大量存在作为熔覆层基体,而Ti_2Ni以片状存在;当Ti、Ni、Al N的质量百分比为56∶34∶10时熔覆层的综合性能最优,熔覆层表层的硬度值为1000 HV,约为基体的3倍,摩擦系数为基体的1/2,耐磨性约为基体的22.3倍;复合涂层高硬度和高耐磨性的原因在于陶瓷强化相Ti N、高硬度的金属间化合物Ti_2Ni及高耐磨性的金属间化合物Ti Ni、Ti_3Al的存在。     

激光熔覆Ni 包Al+1%Y2 O3 覆层的组织分析

以Ni 包Al 粉末和少量Y2O3 粉末为原料,在20 钢基体表面激光熔覆Ni-Al 金属间化合物,获得了质量良好的熔覆层。运用光学显微镜、扫描电子显微镜分析了熔覆层的组织结构,利用能谱仪、X-ray 衍射仪分析了熔覆层的成分与相结构,研究了热处理对其组织、性能和有序化的影响。结果表明:熔覆层主要由Ni3Al,γ-(Fe,Al),NiAl,AlNiY 和Al2Y 等相组成,热处理后,Ni3Al 相由无序化转变成有序化,并且NiAl 相的有序化得以保留。     

激光原位合成Ni3Al金属间化合物覆层及其高温摩擦学性能

利用激光熔覆技术在不锈钢基材表面原位合成了Ni3Al金属间化合物覆层。用XRD和SEM分析了覆层的相组成和组织结构。在CSM栓-盘摩擦磨损试验机上对覆层的高温摩擦磨损性能进行了测试。结果表明:覆层由单相Ni3Al金属间化合物组成;覆层与基材呈良好的冶金结合;覆层的摩擦因数和磨损率在500℃时具有最低值,分别为0.51和1.38×10-4mm3/Nm。     

Formation mechanism of laser-clad gradient thermal barrier coatings

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｈｅＺｒＯ2 ｃｅｒａｍｉｃｓｗａｓｓｅｌｅｃｔｅｄａｓｔｈｅｍａｔｅｒｉａｌｏｆｔｈｅｒｍａｌｂａｒｒｉｅｒｃｏａｔｉｎｇｓ (ＴＢＣｓ)ｆｏｒｉｔｓｈｉｇｈｍｅｌｔ ｉｎｇ ｐｏｉｎｔａｎｄｈｉｇｈｅｘｐａｎｓｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ[1].ＴｈｅｍｅｔｈｏｄｔｏｐｒｏｄｕｃｅＴＢＣｓｗａｓｕｓｕａｌｌｙｐｌａｓｍａｓｐｒａｙｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅ.Ｔｈｅｐｏｒｏｓｉｔｙｉｎｔｈｅｃｏａｔｉｎｇａｎｄｔｈｅｐｏｏｒａｄｈｅｒｅｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｃｏａｔｉｎｇａｎｄｓ…     

溅射Ni-Cr-Al-Ti涂层高温氧化过程中组织变化对生成TiO_2的影响

观察了溅射 Ni- 9.7Cr- 5 .5 Al- 7Ti(质量分数 )纳米晶涂层在高温氧化过程中的组织变化 ,探讨了溅射涂层表面氧化膜以及涂层预氧化 90 min后磨去生成的氧化膜再重新氧化生成氧化膜中 Ti O2 的生长 ,认为溅射涂层氧化过程中 Ni3(Al Ti)相的析出与 Ti O2 的生成长大有着密切关系 ,对两种不同情况下 Ni3(Al Ti)相对 Ti O2 生长的影响机制进行了分析。     

铁基材料表面激光熔覆不锈钢涂层的研究进展

激光熔覆技术作为推动国家制造业升级的重要绿色制造和再制造技术,在航空航天、海工交通、冶金机械等重点领域具有广阔的应用前景。激光制造用粉末材料是影响该技术应用和发展的关键因素之一,其中铁基合金材料具有成本低、力学性能好、应用范围广等优势,特别是不锈钢体系的铁基合金因其良好的力学性能和优异的耐蚀性能而逐渐成为研究关注的焦点。全面综述了国内外在铁基材料表面激光熔覆不锈钢涂层的相关研究进展。根据显微组织的不同,目前采用激光熔覆技术制备的不锈钢涂层的类型主要有:奥氏体型不锈钢、马氏体型不锈钢、铁素体型不锈钢以及双相型不锈钢。重点综述了激光工艺参数(激光功率、扫描速度、熔覆方式等)、合金元素(Al、Ni、B、Mo等)、添加物(SiC、WC、VC、Cr3C2、Al2O3等陶瓷相)以及热处理(固溶处理、低温回火等)等因素对激光熔覆不锈钢涂层组织和性能的影响,主要包括对熔覆层的相组成、截面几何尺寸、稀释率、残余应力、力学性能、耐蚀性能等的影响规律及微观机制。同时,指出了目前在铁基材料表面激光熔覆不锈钢涂层领域中存在的主要问题及今后的发展方向。     

钛合金表面纳米氧化铈增强MCrAlY熔覆涂层组织

采用激光熔覆技术在钛合金表面制备了纳米氧化铈增强MCr Al Y涂层。利用SEM、OM和XRD等手段,分析了其微观组织和相组成,并与未加纳米氧化铈的涂层进行了对比。结果表明,添加纳米氧化铈后,涂层形状由激光熔覆典型的双弧状转变为扁平状,稀释率由57.9%下降为36.3%,而涂层组成相则基本未发生变化;同时,熔覆层中以树枝状析出的β-Ti变短变小,胞状组织Ni3(Al,Ti)的成分更加均匀,裂纹和孔洞等缺陷被消除;此外,尽管稀释率在下降但其过渡区和平面晶区宽度却有所增大。     

45钢表面Ni20合金激光熔覆层的组织及抗高温氧化性能

利用激光熔覆技术在45钢表面制备了Ni20合金熔覆层,研究了涂层的相组成、组织结构及抗高温氧化性能。结果表明:熔覆层与基体形成了良好的冶金结合;熔覆层组织具有定向凝固特征,且晶粒生长方向垂直于界面,主要由CrNiFeC,Fe3Ni2,Ni3Cr2等相组成;Ni20合金熔覆层在高温氧化时形成了致密的氧化膜,因而提高了基体材料的抗高温氧化性能。     

摩擦喷射纳米Al2O3/Ni复合镀层的组织形貌及其性能研究

采用摩擦喷射电沉积工艺制备了纳米Al2O3／Ni复合镀层，考察了该镀层的表面和断面形貌，并对镀层性能进行了测试分析。研究表明，摩擦喷射纳米Al2O3／Ni复合镀层表面较为平整，镀层与基体结合紧密。一次性镀覆厚度达到1．40mm，远高于电刷镀纳米Al2O3／Ni复合镀层（0．35mm），镀层硬度达到650HV。在试验条件下，该镀层的耐磨性是摩擦喷射Ni镀层的1．44倍，是纳米Al2O3／Ni刷镀层的1．15倍，摩擦因数也低于摩擦喷射Ni镀层和电刷镀纳米Al2O3／Ni复合镀层。     

锆基激光熔覆涂层组织结构及性能

在纯钛(TA2)基体上激光熔覆了Zr65Al75Ni10Cu17.5合金粉末，对涂层进行了XRD，SEM和TEM分析。研究发现，涂层由金属间化合物 少量的非晶组成。这种具有高比强度、高硬度和高抗氧化性的金属间化合物与非晶相的复合组织，具有较好的力学性能。在Zr65Al75Ni10Cu17.5合金粉末中添加w(B)2％和w(Si)2．75％，发现涂层中非晶含量增加，硬度升高。两种涂层的最高硬度分别达到HK909．6和HK1444．8。     

镁合金表面激光制备镍铝青铜涂层

利用激光熔覆的方法在AZ31B镁合金表面制备镍铝青铜涂层,采用扫描电镜、X射线衍射仪和显微硬度仪对涂层的微观形貌、物相以及显微硬度进行分析,采用PS–168A型电化学测量系统对涂层以及母材进行电化学腐蚀性能测试。结果表明,涂层内白色基体上析出富Cr的玫瑰状和块状的K相,涂层的物相主要由FeAl3、Al3Ni、Ni、Cu、Cr等组成,涂层的显微硬度最高可达602 HV0.2,较母材的50 HV0.2提高了约11倍,涂层的腐蚀电位?1.02 V较母材的?1.49 V提高了0.47 V。