高功率半导体激光宽带熔覆WC-NiSiB耐磨涂层的组织结构与性能

采用3kW高功率半导体激光器,在45钢基体上制备不同WC含量(质量分数20%~80%)的WC-NiSiB复合涂层,用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)及X射线衍射(XRD)对熔覆层的微观组织、成分分布及物相进行表征,并测试涂层试样的硬度与耐磨性能。结果表明,激光熔覆WC-NiSiB复合涂层组织主要由γ-Ni、WC、W2C、WB、W2B、Ni4B3及Ni4W等物相组成,熔覆层与基体形成冶金结合。涂层与基体的结合区,从熔合线开始逐渐向上的组织依次为垂直于界面的胞状晶、柱状晶和枝状晶,熔覆层中部为沿一定方向生长的树枝晶,表层为异向生长的细小树枝晶。随WC颗粒含量增加,涂层中WC颗粒分布更加密集。WC含量为60%时,WC颗粒分布均匀致密,熔覆层无裂纹,熔覆层的硬度最高达到1291HV,为NiSiB合金层硬度的2.7倍,耐磨性是NiSiB合金层的6.8倍。     

激光熔覆(V_2O_5+WO_3+C)/Ni60涂层的磨损性能研究

为了提高45#钢的耐磨损性能,采用激光熔覆技术在45#钢表面制备(V_2O_5+WO_3+C)/Ni60涂层。利用金相显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪对熔覆层显微组织和物相进行分析,利用显微硬度仪测试熔覆层的显微硬度,利用高速环块磨损试验机进行摩擦试验。试验结果表明:熔覆层由γ(NiFe)固溶体、原位生成的强化相W_2C、WC、VC和Cr_3C_2构成。激光熔覆(V_2O_5+WO_3+C)/Ni60涂层的硬度和耐磨损性能得到很大提高,熔覆层平均HV_(0.3)硬度高达1 400,是Ni60涂层磨损失重的1/5。     

半导体激光熔覆Ni包B_4C涂层的组织与性能

在304不锈钢表面采用半导体激光熔覆制备Ni包B_4C涂层,研究激光加工参数对涂层的组织形貌、物相组成、硬度和耐磨性能的影响。结果表明,当激光功率为3 k W和扫描速度为6 mm/s时,熔覆层无气孔、无裂纹,与基体呈冶金结合;熔覆层的显微组织为枝晶共熔体和再生的二次枝晶,熔覆层的主要物相由γ-Ni,Ni_4B_3,Fe_3C,B_4C,B_(13)C_2,Cr_3Ni_2,(Fe,Ni)23C6和Fe_(23)(C,B)_6等组成;熔覆层具有较高的硬度(平均值为900 HV_(0.2)),耐磨性是基体的7.6倍,硬度和耐磨性的提高归因于熔覆层中未完全熔解的B_4C颗粒以及新形成的强化相和硬质相。     

激光熔覆 FeNiCrBSi 系列多组元合金粉末的液压支架立柱

为获得更高性价比的激光熔覆液压支架立柱,开发2种重载专用的新型多组元合金粉末进行液压支架立柱熔覆工艺筛选,并采用SEM、CASS、PT探伤等分析方法,检测分析了合金粉末显微形貌及微区成分、熔覆层剖面缺陷、表面硬度、耐腐蚀性能、耐磨性能。结果表明,合金粉末FeNiCrBSi-B较FeNiCrBSi-A的关键元素分布更为均匀,球形度更佳;FeNiCrBSi-A、FeNiCrBSi-B合金粉末的熔覆硬度分为HRC 57.0、HRC 52.6;FeNiCrBSi-B合金粉末的8000W激光熔覆试样未见明显熔覆缺陷;熔覆层FeNiCrBSi-A、FeNiCrBSi-B均能有效提升基体的耐磨性能,且FeNiCrBSi-A熔覆层的耐磨性更好,FeNiCrBSi-B熔覆层的耐腐蚀性能更好。     

激光熔覆铁基涂层工艺参数的研究

以激光熔覆铁基涂层为研究对象,在MM-P2屏显式摩擦磨损试验机上进行摩擦磨损对比实验,分析了不同工艺参数下熔覆层形貌及熔覆涂层后磨损量的变化关系.结果表明:熔覆涂层后的表面硬度均在62HRC以上,远高于基体的硬度;熔覆层的形貌和质量主要影响因素是扫描速度,激光功率次之,并在此基础上采用能量密度进行表征,能量密度为60 J/mm2左右时的耐磨性最好,其最佳组合工艺参数为激光功率3.2 kW左右、扫描速度300 mm/min左右.激光功率过高,扫描速度过快都会导致熔覆层耐磨性能下降.      

AZ91D镁合金表面Ni基激光熔覆涂层的组织和性能

以Ni-Cr-Fe合金粉末与铝包镍粉末作为涂层材料,采用激光熔覆技术在AZ91D镁合金表面制备熔覆合金涂层。测试熔覆涂层的微观组织及性能,结果表明:Ni-Cr-Fe合金粉末占Ni基涂层材料含量的30%时,熔覆涂层的综合性能最佳。此时熔覆层厚度为827μm,稀释率为22.62%,熔覆涂层区域为1 000～3 000μm,硬度为758～819HV_(0.5)。熔覆涂层SEM显微组织中,由Ni、Cr、Al组成的花瓣状组织最多;XRD分析表明,物相主要由γ-Ni,α-Cr,Fe Ni_3,Fe_3Ni_2,Cr_2Ni_3和(Cr,Fe)_7Al_3组成。熔覆涂层磨损形貌测试中平均摩擦因数为0.28,磨损量约为2.7 mg。断裂韧性测试中压痕处未产生扩张裂纹,压痕厚度较为均一,形状清晰可见且对称度良好,在垂直界面方向表现出各向异性的断裂特征。高温氧化实验结果清晰地反映出熔覆涂层的增重速率趋缓,说明涂层提升了保护AZ91D镁合金不受高温影响的可能性。     

激光功率对激光熔覆镍基合金涂层组织与性能的影响

针对水导润滑轴承在高硼水溶液的工作介质中发生的汽蚀现象,拟采用激光熔覆的方法提高其表面性能。通过激光熔覆技术在304奥氏体不锈钢表面熔覆了Ni40合金粉末,研究了激光功率对熔覆层组织与性能的影响。用半导体激光器对304奥氏体不锈钢进行激光熔覆,形成厚约为0.8 mm的熔覆层。试样分别用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)进行显微组织分析,用维氏硬度计测量熔覆层剖面硬度梯度,用磨损试验机测试熔覆层的耐磨性能,并在硼酸溶液中进行耐蚀性能检测试验。实验结果表明:Ni40熔覆层主要由γ-Ni及铬的化合物组成,功率影响熔覆层组织大小及元素分布,但并未引起物相的变化;相比基体,熔覆层硬度明显提高,且随功率增加而下降,熔覆层厚度随功率增加而加厚;熔覆层在摩擦磨损过程中产生的质量损失约为1.5×10~(-2)g左右,且随功率的增加而减少;熔覆层在硼酸溶液中的耐蚀性随激光功率的增加有所提高。     

宽带激光熔覆铸造WCp/Ni基合金梯度复合涂层的组织和性能

研究了宽带激光熔覆铸造WCp/Ni梯度复合涂层的组织和性能。结果表明,涂覆层与基材之间实现了冶金结合。熔覆层由基体组织γ-Ni枝晶、共晶组织γ-Ni M23C6、未熔铸造WCp以及M6C、M7C3、M23C6组成。熔覆层内硬度分布均匀、从熔覆层至基材的硬度变化平缓,避免了裂纹的产生。熔覆层的耐磨性随WCp含量的增加而提高。19－4号试样的耐磨性最好,比基材提高了3倍以上。     

钛合金表面激光熔覆Ti-Mo-Si涂层组织研究

为了改善钛合金的硬度和耐磨性能,利用5 k W YLS-5000光纤激光器,在TC4合金表面分别激光熔覆纯Ti粉、Ti-15%(Mo+Si)和Ti-30%(Mo+Si)混合粉末(质量分数,Mo与Si原子比为1∶2),通过正交实验选择合适的功率和扫描速度等工艺参数,得到3种不同的涂层,利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)对熔覆层的微观组织进行观察和研究、X射线衍射仪(XRD)研究熔覆层相组成,用显微硬度仪测得3种熔覆层的硬度。结果发现,功率为3 k W扫描速度10 mm·s-1得到熔合较好,缺陷较少的熔覆层。熔覆纯钛粉涂层组织为细小针状马氏体α'相,熔覆Ti-15%(Mo+Si)涂层在界面处共析出白色条状Ti Si2,熔覆Ti-30%(Mo+Si)涂层上部出现了镶嵌在涂层中的分块状Mo5Si3,MoSi2硬质相,而且白色晶间析出物增多,XRD结果显示β相增多。3种涂层熔覆区硬度有很大的区别,熔覆纯钛粉涂层平均硬度为HV0.2500左右,熔覆Ti-30%(Mo+Si)涂层最高硬度达到了HV0.21120,是基体的3.4倍左右。分析比较了3种涂层组织差异的原因,Mo,Si元素添加对钛合金组织的影响,结合热力学分析,探讨混合粉末形成Mo Si2的反应机制。     

TA2钛合金表面激光熔覆金属钽探索实验研究

在保证钛合金穿地阀门硬密封面耐腐蚀性前提下,为了提高其硬度、耐磨性及抗压疲劳性能,以TA2钛合金板材作为基体,利用YAG激光器进行表面激光熔覆纯钽(Ta)的探索实验研究。分别采用OM、SEM、EDS及显微硬度计,研究了激光熔覆的Ta涂层的冶金结合情况、组织结构、成分分布及硬度分布。结果表明:在TA2钛合金表面直接激光熔覆纯Ta粉是可行的,且制备的Ti-Ta合金涂层与基体形成良好的冶金结合;激光熔覆层内Ti元素稀释度较大,随着与结合面距离的增加,稀释度逐渐减小;激光熔覆层与基体结合区主要由枝晶组成,熔覆层中部由枝晶及部分块状组织组成;熔覆层显微硬度HV_(0.2)为190~200,相对Ti基体硬度提高了40以上,而结合区显微硬度HV_(0.2)为200~220,硬度梯度变化较为明显。