稀土对Fe基合金激光熔覆层组织性能的影响

采用CO2激光器在45钢基体表面熔覆稀土氧化物La2O3的Fe基涂层;借助于扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)、显微硬度计、ML-100型磨粒磨损试验机对涂层组织结构、物相、组成成分、硬度及耐磨性能进行了分析.结果表明,添加稀土能够减少甚至消除Fe基合金涂层中存在的孔洞,细化晶粒,提高致密性;涂层的硬度和磨损形貌表明,添加稀土能够小幅度地提高涂层的硬度,但能够使涂层表面的硬度值比较均匀一致,从而引起磨损表面的相对光滑.Fe基合金涂层的磨损机理为轻微的磨粒磨损,45钢的磨损机理为磨粒磨损与粘着磨损.     

La2O3对激光熔覆Fe基合金熔覆层显微组织的影响

采用CO2激光器通过同轴送粉方式,在16Mn钢基材上制备了添加La2O3后的铁基合金熔覆层。通过扫描电镜(SEM)、能谱(EDAX)和X射线衍射(XRD)分析研究了不同稀土加入量对熔覆层组织形貌、元素分布和相组成的影响,并利用显微硬度计测量熔覆层的硬度分布,同时还研究了稀土对熔覆层夹杂物的影响。结果表明,熔覆层中的主要相组成为了(Fe,Ni),稀土的加入,细化了晶粒,净化了晶界,提高了熔覆层的硬度,并且使组织趋向均匀。     

激光熔覆SiC-MoS_2铁基合金覆层的组织与摩擦学性能

采用激光熔覆方法,在45钢基体上制备了以HD钢(4Cr3Mo2VNiNb)成分为主的铁基合金粘结相(简称HD-1)、SiC-MoS2为颗粒相的覆层材料,运用OM、电子探针(BEI、EDS)、XRD、显微硬度及球盘式摩擦磨损试验等方法分析研究了覆层的显微组织结构与力学性能。研究表明,HD-1粉末熔覆层的晶粒细小,显微组织主要由含过饱和碳的α-Fe(Cr、Ni、Mn、Mo等)固溶体及其网状残余奥氏体组成;添加SiC-MoS2颗粒相后,混合覆层组织中残余奥氏体沿晶界呈断续网状分布,还均布着细小的金属硫化物(CrS)颗粒。与HD-1纯粘结相覆层比较,添加颗粒相后覆层的硬度值有不同程度提高,覆层最高硬度值(807HV0.2)较HD-1覆层提高约20%;混合覆层的摩擦系数值明显降低,覆层最低摩擦系数值(0.135)较HD-1覆层降低约39%;混合覆层的最小体积磨损率(0.90×10-3mm-3/m)较HD-1覆层减小了40%。从兼顾覆层的耐磨、减摩和高硬度性能考虑,最优覆层的推荐制备参数为铁基合金HD-1加3%SiC-1.5%MoS2、激光扫描速度16mm/s。     

Ni基合金与WC混合粉末的激光熔覆层组织

为了提高矿山机械零部件的耐磨性能及使用性能,采用激光熔覆方法在45#钢基体上制备了Ni基合金与WC混合粉末的复合涂层,研究了熔覆层的物相组成、WC颗粒在Ni基合金涂层中的分布,以及加入50%WC颗粒后Ni基合金涂层的裂纹敏感性、显微组织、成分及硬度。结果表明,合理的工艺参数使WC颗粒分布均匀,与基体结合牢固,并保持原始的形状;熔覆层内没有裂纹产生;熔覆层与基体之间形成了冶金结合;熔合线附近由亚共晶组织(初晶的富Ni奥氏体γ-Ni与共晶组织)构成;熔覆层中上部由过共晶组织(初晶的碳化钨与共晶组织)构成,初晶碳化钨的形态有珊瑚状、等轴晶状、柱状及交互结晶状等;激光熔覆层硬度是45#钢基体的5倍以上。     

等离子堆焊Ni基合金粉末熔覆层性能研究

采用等离子堆焊技术在Q235钢表面分别堆焊Ni-W-C合金粉末和M—Cr—Mn系复合粉末熔覆层。利用金相显微镜、扫描电镜、C射线衍射仪（XRD）及磨损试验机对两种镍基合金熔覆层的微观组织及耐磨性进行了研究。结果表明，Ni-w．c合金粉末熔覆层显微组织主要为γ-Ni，Cr7C3，WC，（Ni，Fe）3（B，C）等，Ni-Cr-W-Mn系复合粉末熔覆层显微组织主要为γ-Ni，γ-（Ni，Fe），WC，W2C，Mn31Si12，Cr23C6，Cr3C3，NiB，Ni2B等。Ni-Cr-W-Mn系复合粉末较Ni-W-C合金粉末熔覆层耐磨性提高近10倍。Ni-Cr-W-Mn系复合粉末熔覆层通过多元素固溶强化及生成大量金属间化合物提高了熔覆层的硬度及耐磨性。     

激光熔覆Stellite-6+VC混合粉末的熔覆层组织

用脉冲300 W Nd:YAG激光器、6轴机器人、5 m长的光纤、送粉系统及送粉专用喷嘴,建立了激光机器人熔覆系统.在低碳钢（SM400B）上熔覆Co基合金（Stellite-6）和碳化钒（VC）混合粉末（VC的质量分数变化范围为0~100%）,并对熔覆层的形状和显微组织进行了分析.结果表明,在0~80%范围内随着混合粉末中VC的质量分数增加,VC初晶相的数量随之增加,同时熔深也随之增加;根据混合粉末中VC的质量分数的不同,熔覆层显微组织可分为两种类型,即亚共晶组织和过共晶组织;亚共晶组织由富钴的γ相与共晶组织组成,过共晶组织由初晶VC相与共晶组织组成.     

WFLC-11钴基合金激光熔覆层组织及性能评价

对自主开发的WFLC-11激光熔覆专用钴基合金粉末激光熔覆层与Stellite-6合金等离子喷焊层的组织与性能进行了比较研究。结果表明，激光熔覆层组织细小、均匀，致密性好，高温硬度更高，其显微硬度、耐腐蚀性能、抗擦伤性能优于Sellite-6合金等离子喷焊层。     

ZrC增强激光熔覆CoCrNi合金熔覆层的组织及性能

本研究采用激光熔覆技术,在低碳钢表面制备了ZrC增强的CoCrNi合金涂层。研究了ZrC的不同分数(0, 1, 3, 5 wt.%)对CoCrNi基中熵合金涂层组织、硬度和耐磨性的影响。利用X射线衍射仪、扫描电镜和能谱仪分析了涂层的相组成及微观组织结构,并采用显微硬度和摩擦磨损试验对样品的硬度和耐磨性进行了测试。结果表明：熔覆层与基体形成了良好的冶金结合,没有出现明显的裂纹和及空洞等缺陷。不含ZrC的CoCrNi中熵合金涂层由单相FCC结构组成,随着涂层中ZrC的加入,涂层中的物相组成变为了FCC+ ZrC_0.7+Cr₂₃C₆+ZrO₂。涂层的晶粒得到了明显细化,实现了晶界强化、固溶强化和弥散强化(Orowan)的共同作用,形成的碳化物Cr₂₃C₆相与FCC固溶体结合形成共晶碳化物,起到了协同强化作用,有效地提高了涂层的硬度和耐磨性。然而ZrC中的Zr与空气中的杂质O结合生成的ZrO₂也对涂层的性能产生了不利影响,主要是因为ZrO₂的存在会导致涂层中颗粒分布不均匀加剧,弱化弥散强化的作用。所以当ZrC较少时,涂层的性能并未得到较好的提升,但是当涂层中ZrC含量增加到5wt.%时,涂层中析出了较多的强化相ZrC0.7能够有效的提高材料的性能,该涂层的最大硬度为651±15 HV_0.1,摩擦系数为0.161,相较于不含ZrC的涂层均有较大的提升。     

激光熔覆制备Fe3Al覆层的研究

以纯Fe3Al粉为原料在钢基体表面激光熔覆制备Fe3Al金属间化合物。利用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射实验方法等对熔覆合金层、合金层与钢基体的结合界面等进行了显微组织与物相结构的分析。实验结果获得了致密、无肉眼可见气孔、夹杂，但存在少量裂纹的合金层，合金层与基体间完全冶金结合；熔覆合金层主要由单相Fe3Al构成，覆层组织为粗大等轴状晶团，等轴状晶团由大量极细小的条状Fe3Al晶粒构成，一些相邻的条状晶粒之间具有基本一致的晶体学取向。熔覆合金层显微硬度约为500HV。     

激光功率对铁基合金熔覆层组织及性能的影响

选取5种不同的激光功率(1000、1200、1400、1600和1800 W)在Q235碳素钢表面制备铁基合金熔覆层,利用光学显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)技术、显微维氏硬度计和往复摩擦磨损试验机等研究了熔覆层的组织、力学性能和摩擦磨损性能。结果表明：熔覆层组织由枝晶内马氏体、枝晶间铁素体与部分残留奥氏体构成。随着激光功率的增加,熔覆层的厚度与稀释率增加,二次枝晶界面逐渐大量溶解,残留奥氏体量不断降低。当激光功率为1200 W时,熔覆层的平均硬度最高,为606.4 HV0.5,是基材硬度的3.6倍,磨损体积与磨损率最小,表现出良好的耐磨性能。熔覆层磨损机制是磨粒磨损与黏着磨损。     

铜合金表面激光熔覆Fe铁基合金研究

采用激光熔覆技术在QA19-4铝青铜合金表面激光熔覆Fe基合金。采用OM、XRD、显微硬度计对熔覆层的组织、物相和硬度进行分析,测试了铝青铜基体、Fe基激光熔覆层的冲蚀磨损性能。结果表明:激光熔覆层与铝青铜基体形成了冶金结合,无孔洞、夹杂和裂纹等缺陷,熔覆层中主要组织为γ-(Fe-Ni)、CrFe_4、Cu_(3.8)Ni等。熔覆层显微硬度最高为498 HV,平均显微硬度320 HV,是基体硬度的2倍;随冲蚀时间的延长,熔覆层失重量比QA19-4铝青铜基体的失重量要低得多,熔覆层的耐磨性比基体组织的耐磨性提高了近2倍,激光熔覆层的冲蚀耐磨性能得到明显提高。     

激光熔覆钴基合金的凝固组织特征及性能研究

利用电子显微技术和力学性能测试,研究了Q235低碳钢基体上激光熔覆Co基合金的凝固组织及其形成过程,讨论了熔覆层合金成分和显微硬度变化规律。结果表明,基体和熔覆层之间形成了良好的冶金结合。熔覆区的组织不均匀,。随着距交界面距离的增加,由胞状晶和逆热流方向外延生长的粗大树枝晶变为较细小的树枝晶,最终过渡到表层的细小树枝晶和等轴晶,熔覆层断口以沿晶断裂为主,激光熔覆对合金成分的稀释作用小。     

EA4T钢表面激光熔覆Fe314合金熔覆层的微观组织及性能

在EA4T钢表面激光熔覆Fe314合金熔覆层,采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)及显微硬度仪研究熔覆层微观组织及物相结构,并分析熔覆试样的力学性能。结果表明,Fe314合金熔覆层成型良好,无缺陷。熔覆层底部组织由平面晶与平面晶上方垂直于界面生长的粗大树枝晶组成,中部与上部组织以交叉树枝晶为主。熔覆层主要由奥氏体枝晶与枝晶间的(Cr、Fe)7C3相组成。熔覆层的显微硬度值高于基体,熔覆试样抗拉强度升高,但塑性韧性降低。冲击试样断口熔覆层为宏观上解理断裂,微观上局部准解理断裂的混合断裂机制,基体为宏观上小孔聚集型断裂,微观上准解理断裂的韧性断裂机制。     

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。     

稀土对激光熔覆3540Fe基合金涂层组织与性能的影响

采用光纤激光器在42CrMo钢基体表面制备了添加不同含量CeO_2的3540Fe基合金涂层,利用FM-700型显微硬度计、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、磨粒磨损试验机研究CeO_2含量对涂层组织与性能的影响。结果表明:在3540Fe基合金中添加适量稀土氧化物CeO_2能够细化熔覆层组织,减少裂纹及孔洞,有效提高涂层硬度及耐磨性。CeO_2含量为1.2%(质量分数)时,3540Fe基合金涂层组织最为细密,涂层硬度最大为688 HV0.1,磨损量最小为6.56 mm~3。     

半导体激光熔覆钴基合金的组织与性能研究

采用2 k W半导体激光器在304不锈钢表面进行同轴送粉的激光熔覆Co基合金试验,以提升其表面性能,解决失效问题。通过光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪研究了熔覆层的显微组织和相结构。采用显微硬度计、摩擦磨损试验机和气蚀装置测试了熔覆层的显微硬度、耐磨性与抗气蚀性。结果表明,Co基合金熔覆层组织均匀、致密,与基体结合良好,没有微观裂纹与气孔等缺陷。熔覆层组织主要由初生γ-Co枝晶固溶体及其间的共晶组织组成,其主要组成相为γ-Co、Fe Ni固溶体、Co Cx和Cr23C6等碳化物。熔覆层最高显微硬度为484 HV0.2,平均显微硬度为474 HV0.2,较基体提高2倍以上;熔覆层的平均摩擦系数和磨损量分别为基体的50.8%和29.2%;熔覆层的抗气蚀性能较基体提高了2.7倍。     

激光熔覆钴基合金层组织

采用预置粉式激光熔覆工艺在低碳钢表面制备了自熔性Co基合金涂层,利用光学显微镜、透射电镜(TEM)及X射线衍射仪分析了熔覆层的组织特征和相结构。结果表明:熔覆层由基体向表面可分为平面晶区、胞状晶区和树枝晶区;熔覆层主要以较发达的γ-Co枝晶为主,树枝晶间分布着层片状的共晶(γ-Co+Cr23C6)组织,由于热应力的作用,有孪晶组织出现。在其他工艺参数不变的情况下,随扫描速度的增大,枝晶组织明显细化。     

激光熔覆参数对熔覆层组织的影响

通过改变激光熔覆过程中的激光功率、扫描速度等工艺参数,获得单道激光熔覆层:分析了熔覆层组织中温度梯度/凝固速度(G/R)对凝固组织生长形态的影响规律;探讨了工艺参数对熔覆层组织、性能的影响.结果表明:熔覆层的硬度随激光功率的增加先增大后减小;随扫描速度的增加,经历一个由小到大然后再由大到小的过程.     

45钢表面激光熔覆WC/Ni基合金复合覆层的组织和性能

基于替代镀硬铬工艺在核电硬密封领域中的应用,采用半导体激光器通过侧向送粉,在45钢表面制备了无孔洞和裂纹缺陷的WC/Ni基合金复合覆层。微观结构观察显示WC硬质相以球状和块状弥散镶嵌在韧性Ni基合金母体中,获得了高硬度和高韧性的良好匹配;覆层横截面组织呈梯度分布,底部近基体界面处为柱状晶和平面晶,逐渐过渡到中部树枝状亚共晶,表层组织为等轴晶。球磨摩擦磨损试验结果显示,复合覆层的摩擦因数及比磨损率均较45钢基体分别降低48.3%和96.4%,其磨损形式以轻微磨粒磨损和氧化磨损为主。