激光熔覆铁基复合涂层组织与性能影响

目的 在45#钢基体表面制备耐磨性优于基材的梯度涂层。方法 采用激光熔覆技术在基材上制备连接层后,分别用未添加WC颗粒、添加3%和5%WC颗粒的铁基合金粉末制备耐磨涂层。通过金相显微镜（OM）、X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）,研究了涂层的微观结构。通过维氏显微硬度计和M-2000磨损试验机,研究了涂层的力学性能。结果 获得的涂层致密,没有裂纹和气孔等缺陷,涂层内部WC清晰可见。连接层与基材具有良好的冶金结合,涂层组织主要有等轴组织、柱状组织和共晶组织。耐磨层物相组成为奥氏体（γ-Fe）、γ(Fe,Ni)固溶体和Fe-Ni-Cr固溶体。涂层表面的显微硬度最高为559HV1,比基材硬度（182HV1）提升了3倍多。随着WC含量的增加,涂层的磨损量显著下降。结论 基材与连接层有沿基体表面生长的平面晶,涂层内部为柱状晶、树枝晶和共晶等组织,涂层顶部多为细小的等轴晶。加入WC,涂层的显微硬度提高不明显,但WC周围的组织细化,显微硬度提高。无WC的涂层磨损机理主要为粘着磨损;3%WC的涂层磨损较轻,磨损仍以粘着磨损为主;5%WC的耐磨层磨损最轻,磨损机理为磨粒磨损,WC的加入明显提高了涂层的耐磨性。     

外加磁场作用下铁基碳弧堆焊层的组织和性能

为了利用磁场的作用提高堆焊层的性能,研究了磁场对铁基碳弧堆焊层组织和性能的影响,在对Cr—B—Ni—V系铁基合全进行碳弧堆焊时加入直流横向磁场,以求细化堆焊层金属的组织,控制硬质相的形态及分布。通过对堆焊层进行硬度试验、磨损试验、金相试验,得出了堆焊电流和磁场电流对堆焊层金属的硬度和耐磨性的影响规律。结果表明：施加磁场的堆焊层比未施加磁场的堆焊层硬度高,耐磨性好;堆焊电流与磁场电流相匹配（堆焊电流180A,磁场电流3A）时,堆焊层的性能达到最佳,即硬度最高,耐磨性最好,此时堆焊层中硬质相细小且分布均匀,呈“六角形”,方向一致。     

激光熔覆Fe-W合金涂层的组织及性能

以纯钨粉末为熔覆材料,采用同轴送粉激光熔覆技术,在Q235A钢表面制备了Fe-W合金耐磨涂层.利用X射线衍射（XRD）、光学显微镜、扫描电镜（SEM）及能谱（EDS）对熔覆层的显微组织进行了分析,用显微硬度计和摩擦磨损试验机对熔覆层的硬度和耐磨性进行了测试.结果表明,熔覆层与基底冶金结合,无明显裂纹或气孔,涂层内部由致密的粗大树枝状和短棒状Fe7W6增强相以及弥散分布的细小颗粒状Fe2W相组成,其均匀分布在α-Fe固溶体中.熔覆层平均硬度700 HV,为基材Q235A钢的3.5倍,同时耐磨性能也得到了显著提高.     

磁场作用下铁基碳弧堆焊层组织及性能的研究

采用碳弧堆焊方法对Cr-B-Ni-V系铁基合金进行堆焊,堆焊过程中施加直流横向磁场.调整磁场参数来细化堆焊层金属组织、控制硬质相的形态及分布.通过对堆焊层进行硬度、磨损实验,显微组织的分析,得出了磁场强度对堆焊层金属硬度和耐磨性的影响规律.结果表明,外加磁场细化了晶粒,改善了硬质相的分布形态,与未施加磁场相比,其堆焊层硬度高,耐磨性好;磁场电流为4A时,堆焊层性能最佳.     

不同基体激光熔覆涂层组织和性能特点

45钢及1Cr18Ni9Ti表面采用激光熔覆WFCL-11涂层,观察了激光熔覆涂层界面及表面显微组织和硬度特点,分析其在冲击载荷作用下,其显微组织、结合性能、硬度变化等特点.     

激光熔覆Fe-Al复合涂层组织及性能研究

采用粉末预置法,在Q235钢表面激光熔覆Fe-Al复合涂层。采用SEM、XRD等方法分析了涂层的显微组织和物相结构,研究了不同激光工艺参数对涂层显微硬度和耐磨性的影响。结果表明,在优化工艺参数下,涂层与基体形成了良好的冶金结合,组织均匀细密,涂层中含有Al2O3硬质颗粒相及金属间化合物Fe3Al,其硬度和耐磨性得到提高。     

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。     

激光熔覆Ni-W-Si涂层的组织与性能

以Ni-W-Si合金粉末为原料,利用激光熔覆技术在45号钢表面上制备了复合涂层,使用SEM、XRD与EDS等方法对涂层的显微组织、相组成进行了分析,讨论了不同W含量对涂层室温干滑动摩擦条件下耐磨性的影响。结果表明,W、W5Si3、WSi2及(Fe,Ni)固溶体使涂层的显微硬度显著提高(最高达1 040 HV),随着W含量降低,涂层的硬度下降,磨损加快。     

水轮机叶片氩弧熔覆WC涂层的组织和性能

采用氩弧熔覆法对用于水轮机叶片的45碳钢进行WC涂层表面强化处理。利用扫描电镜、XRD、显微硬度计和磨损试验机对未熔覆涂层和熔覆WC涂层的45碳钢进行组织和性能分析。结果表明,氩弧电流对涂层表面形貌产生影响,电流为100 A时表面形貌最均匀。涂层组织除了稳态相Fe、WC外,还出现亚稳态W2C、Fe6W6C相。与未熔覆涂层相比,熔覆WC的碳钢表面显微硬度,磨损强度等性能显著提高。     

镍基和铁基激光熔覆材料对熔覆层组织及性能的影响

采用同步送粉方式在16Mn钢基体表面熔覆不同材料(铁基和镍基粉末)。采用的激光熔覆参数:功率为3.0 k W、熔覆速度为1000 mm/min、光斑直径为5 mm、搭接率为40%。依次对铁基和Ni25、Ni45、Ni60加不同比例的WC强化相熔覆材料进行研究,选用的WC类型为钴包WC,WC合金粉末粒径为73μm。采用带有硬度计的电子显微镜、摩擦磨损试验机以及不同腐蚀时间的方式对熔覆层的微观组织、硬度、耐磨损以及耐腐蚀进行分析。结果表明,16Mn基体的最佳熔覆材料为Ni45+20%WC粉末。     

高频感应熔覆铁基涂层组织的研究

采用高频感应熔覆技术在低碳钢表面熔覆了一层铁基耐磨涂层,利用金相显微镜和扫描电子显微镜对熔覆涂层的微观组织形貌进行了分析.结果表明:采用高频感应熔覆技术能制得冶金结合性能良好的铁基涂层,熔覆涂层的组织由大量的γ-(Cr-Ni-Fe-C)合金固溶体相和CrB,Cr2B,Cr23 C6,Cr7 C3,Fe3C等硼化物、碳化...     

碳钢表面激光熔覆铁基B_4C陶瓷涂层的组织与性能

利用5 kW横流连续CO2激光器,采用粉末预置法在Q235钢表面进行了激光熔覆铁基B4C陶瓷涂层的试验研究.通过试验,优化了工艺参数,深入分析了熔覆层的显微组织及相组成,测试了熔覆层显微硬度、耐磨损及耐腐蚀性能.结果表明,铁基B4C陶瓷复合涂层与基体达到良好的冶金结合,熔覆层组织主要是由短小柱状枝晶与细小的等轴晶组成,其组成相为α-Fe、Fe3C、Fe3(B,C)、Fe2B、CrB、Cr23C6等化合物,熔覆层中还发现未熔的B4C颗粒.与基体相比,熔覆层显微硬度显著提高,最高可达到1372 HV0.2,约为基体188 HV0.2的7倍;磨损实验表明,熔覆层与基体表面都出现了磨粒磨损特征的犁沟,熔覆层表面磨损的犁沟比基体浅且细密,熔覆层的耐磨性能显著提高.电化学测试结果也表明,熔覆层的耐腐蚀性能也得到了提高.     

激光熔覆原位生成增强相强化铁基涂层性能研究

目的 采用激光熔覆技术在304不锈钢表面制备含有碳铬、硼钛化合物及氧化钛等增强相的铁基熔覆层,并对涂层的微观组织及其性能进行研究分析,以期为以后工业化应用提供理论基础.方法 对钛铁(钛质量分数70%)+硼铁(硼质量分数70%)+石墨(纯度99.9%)复合粉末质量分数分别为5%、10%、20%、30%的4种熔覆层(其余熔覆材料为304不锈钢粉末)进行了实验研究,利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射对激光熔覆层的微观组织形貌和增强粒子的成分进行研究分析,用光学显微硬度计对激光熔覆层的显微硬度进行测试,用电化学工作站对熔覆层的耐蚀性能进行测试.结果 熔覆层无明显裂纹、气孔等缺陷,与基材结合良好;加入的石墨与钛铁、硼铁在激光熔覆过程中发生了反应,原位生成了Cr23 C6、Cr3 C2、TiO2、Ti1.8 B50等硬质增强相;随着钛铁、硼铁和石墨所占的质量分数增加,熔覆层中生成的硬质增强相含量增加,熔覆层的显微硬度值也随之得到明显提高,其中质量分数为30%的复合粉末熔覆层硬度是基材的3.6倍;激光熔覆试样较基材的耐腐蚀性也随着复合粉末质量分数的增加而提高,其中质量分数为30%的复合粉末熔覆层的耐蚀性是基材的1.58倍.结论 激光熔覆制备含有碳铬、硼钛化合物及氧化钛等增强相的铁基熔覆层较基材性能有明显提高.     

激光熔覆铁基合金涂层的组织及耐蚀性能

采用激光熔覆技术在DH36钢基体上制备铁基合金涂层,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、显微硬度计等手段对涂层的物相结构、显微组织和显微硬度进行分析,采用极化曲线对比分析Fe基涂层和基体在人工海水中的耐蚀性。结果表明:涂层和基体结合良好,涂层中生成(Cr,Fe)_7C_3、Fe_3C硬质相和双重致密的氧化膜,涂层的结合区主要为平面晶和定向向上生长的柱状晶,中上部为细小的树枝晶,由于合金元素的固溶强化、碳化物的弥散强化和细晶强化的共同作用,涂层的平均显微硬度为1 026.11 HV_(0.2),为基体硬度的5.21倍,涂层的耐蚀性明显改善。     

激光熔覆TiC增强不锈钢涂层的组织及性能

以机械混合后的2205不锈钢、钛铁和Cr3C2粉末为原料,在16Mn钢的表面制备了TiC增强不锈钢激光熔覆层,并对其显微组织、摩擦磨损及电化学腐蚀行为进行了研究。结果表明:熔覆层组织主要由α-Fe、γ-Fe和TiC析出相构成,Ti和C元素反应充分,无Cr_3C_2陶瓷相残留,也无其他杂相生成;随TiC比例的增加,γ-Fe相含量减少,TiC析出形貌由尺寸较小的块状转变为尺寸相对较大的十字放射状; TiC强化相的引入有效地提高了熔覆层的显微硬度和耐磨性,且降低了熔覆层粘着磨损的倾向,并增强了其抗磨粒磨损的能力;相比于单一2205不锈钢熔覆层,TiC强化不锈钢熔覆层在3.5%NaCl水溶液中的钝化能力下降,但同步补充Cr元素能够有效改善其耐腐蚀性能。     

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。     

激光功率对激光熔覆FeCoBSiNb涂层组织和性能的影响

采用高功率半导体激光器在低碳钢表面激光熔覆了Fe-Co-B-Si-Nb合金涂层。借助光学显微镜、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及数显维氏硬度计,探讨了激光功率对涂层稀释率、物相组成、微观组织及其显微硬度的影响。试验结果表明:在其它工艺参数一定的情况下,激光功率越大,涂层稀释率越大;激光功率为1 050W时,涂层中部的物相分析表现为具有非晶特征的漫散射峰,微观组织由颗粒状晶体和无组织形貌特征的灰色基底组成,随着激光功率的增大,涂层中部的晶化相衍射峰逐渐增多增强,微观组织中出现"雪花"状晶体;涂层和基材结合区的微观组织以具有外延生长特征的平面晶和柱状树枝晶为主;涂层的平均硬度随激光功率的增大而降低。     

稀土对氩弧熔覆复合涂层组织和性能的影响

以Ti,B4C,Y2O3和Ni60A粉末为原料,利用氩弧熔覆技术在Q235钢基材表面成功制备出镍基增强相复合涂层,运用 XRD,SEM等分析手段研究了复合涂层的显微组织,利用显微硬度仪测试了复合涂层的显微硬度,并用磨损试验机分析了其在室温干滑动磨损条件下的耐磨性能. 结果表明,复合涂层与基体界面无气孔、裂纹,呈冶金结合. 复合涂层由TiC,TiB2,Cr23C6和γ-Ni组成. 稀土加入改变了TiC和TiB2的长大形态,呈颗粒状均匀、细小的分布在熔覆涂层中. 显微硬度和耐磨性测试结果表明,稀土加入后提高其显微硬度和磨损性能.     

激光熔覆Co-Cr-W合金涂层组织及热疲劳性能

针对钢质热负荷部件易产生热疲劳损伤的问题,采用同步送粉激光熔覆工艺,在活塞用中碳钢38Mn VS6表面制备了Co-Cr-W抗热疲劳合金涂层。利用光学显微镜、SEM、EDS及XRD对熔覆层显微组织和成分分布进行了分析,利用显微硬度计和实验室开发的激光热疲劳实验平台对熔覆层的显微硬度和热疲劳性能进行了测试。结果表明,熔覆层与基体冶金结合,无气孔、裂纹等缺陷。由于固溶强化、弥散强化效应,熔覆层具有较高的强度。送粉率为5.9 g/min时,涂层显微硬度在530~590 HV0.1之间,是基体硬度的2倍左右;熔覆层试样抗热疲劳性能相较于基体材料试样得到了显著的提高。     

高速钢表面激光熔覆高硬涂层的组织性能

为实现高硬焊丝激光熔覆修复高速钢刀具的目的,采用Nd:YAG脉冲激光器,利用966T高硬度焊丝在M2高速钢基材表面进行激光熔覆试验获得高硬涂层。采用光学显微镜、显微硬度计、洛氏硬度计和高速往复磨损摩擦试验机等试验设备,对熔覆涂层的成分、显微组织、显微硬度、常温硬度、红硬性和耐磨性能进行了研究。结果表明,熔覆涂层化学成分与基材的化学成分相近;熔覆涂层上层由等轴晶和树枝晶组成,下层以柱状树枝状晶为主,无晶粒粗大现象;熔覆涂层硬度在60 HRC以上、熔覆层涂层的耐磨性与基材相近,满足高速钢刀具的修复要求。