激光重熔工艺参数对热障涂层热震性能的影响

在GH536高温合金基材上等离子喷涂氧化钇部分稳定氧化锆(8YSZ)热障涂层后,采用连续CO2激光进行表面陶瓷层激光重熔,得到了表面形貌、组织结构符合质量要求的涂层。热震试验结果表明,在本试验的失效判据下,等离子喷涂及激光重熔试样的失效形式和机理不同,等离子喷涂试样为热震应力失效,激光重熔试样以热震应力和TGO应力共同作用形式失效。激光能量密度为4.0J/mm2时,激光重熔试样具有略高于等离子喷涂试样的热震寿命,当激光能量密度较高时,激光能量分布不均导致的组织及结构的不均匀,柱状晶粗化是能量密度较高的表征,扩展到喷涂态陶瓷层中的裂纹是激光重熔试样热震寿命降低的主要原因。     

工艺参数对激光重熔等离子喷涂Ni基WC复合涂层影响

采用激光重熔工艺对等离子喷涂预置Ni基WC复合涂层进行处理,研究了激光工艺参数对涂层微观组织和性能的影响。用扫描电镜(SEM)、显微硬度计和球-盘式摩擦磨损机分析了涂层微观结构、显微硬度和高温摩擦磨损特性。结果表明,激光重熔消除了等离子喷涂层的片层状结构、孔隙等缺陷,涂层致密性提高;随着激光功率的增加,WC颗粒烧损和溶解增多,同时涂层稀释率变大;激光重熔处理后涂层的显微硬度和磨损性能显著高于原等离子喷涂层,但激光功率对其有较大的影响,工艺参数的合理选择有利于WC颗粒适当熔化,从而在涂层中保留较高比例的硬质相,同时使WC颗粒与Ni基体的结合较强,达到较高的显微硬度和耐磨性能。     

激光重熔喷涂涂层研究进展

激光重熔能够消除涂层内部孔隙和裂纹,实现基体和涂层之间由机械结合向原子间扩散的冶金结合过渡,强化涂层内部结合力,减小晶粒尺寸,增加晶界数量,提高涂层塑性变形能力。使普通的金属基体获得优异的表面性能,提高零件使用寿命。文章从重熔参数、有限元仿真和实际应用三方面对激光重熔喷涂涂层的研究方向进行研究梳理,并展望未来激光重熔发展方向。     

激光重熔处理工艺对等离子喷涂热障涂层组织的影响

研究了激光不同工艺参数对等离子喷涂ＺｒＯ２热障涂层组织结构的影响,结果表明：随着激光输出功率的增大,重熔组织由单一柱晶结构变为等轴晶＋柱晶双层结构。ＺｒＯ２层最高显微硬度也随之增大,这与等轴晶的存在有关。对两种不同晶体相结构进行ＸＲＤ分析表明：柱晶结构表现出一定的择优取向。     

激光重熔对CoCrAlYTa涂层组织及氧化性能的影响

采用等离子喷涂工艺在Co基合金表面制备CoCrAlYTa-Al_2O_3-ZrB_2复合涂层,并采用激光重熔工艺对涂层进行处理。通过扫描电镜(SEM)、和X射线衍射仪(XRD)对重熔前后试样进行检测,分析涂层的微观结构及物相组成,同时对涂层进行高温氧化实验,比较重熔前后试样的性能。结果表明,激光重熔消除了等离子喷涂层的片层状结构、孔隙等缺陷,涂层致密性有很大提高;激光重熔层截面显微硬度从平均899.47 HV提高到929.484 HV;激光重熔层氧化增重速率约为等离子喷涂层的1/6,且氧化膜均匀致密,有效阻止氧化的进一步进行,从而大大提高涂层的抗氧化性能。     

激光重熔等离子喷涂NiCr-Cr3C2涂层的工艺优化

采用正交试验的方法研究激光重熔参数对等离子喷涂(PS)NiCr-Cr3C2涂层组织和性能的影响.采用金相显微镜(OM),扫描电子显微镜(SEM)观察涂层微观结构,测量不同工艺下获得的涂层孔隙率和显微硬度.通过正交极差分析得到孔隙率、显微硬度与激光重熔参数的变化趋势,获得相应的主要影响因素,得到最佳工艺参数为功率600w,扫描速度1.5m/min,移动步距2.1mm.     

激光重熔NiCrBSi+TiN复合涂层及界面组织

在Ti4Al1V合金表面上进行了激光重熔NiCrBSi-TiN涂层试验，利用扫描电镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）等手段对熔覆层的组织进行了分析。探讨了TiN的行为及其对组织的影响，测试了熔覆层显微硬度。结果表明，熔覆层由（Cr-Ni-Fe),TiN，NiB，Cr2Ti，Ti2Ni等相组成。在激光重熔过程中TiN颗粒发生了大量的分解，部分分解而来的[Ti],[N]参与熔池冶金反应，[Ti]与NiCrBSi粉末中的Ni,Cr元素发生反应形成Cr2Ti,Ti2Ni金属间化合物，而[N]在冷却时又以TiN,TiN0.3,TiN0.9三种形式在不同部位原位析出，在结合区与热影响区之间有5-6μm的扩散层，Ni元素在扩散层内有明显的浓度梯度。     

TiAl合金表面激光重熔复合陶瓷涂层温度场数值模拟及组织分析

为了研究激光重熔工艺参数对等离子体喷涂复合陶瓷涂层组织结构的影响,根据激光重熔的特点,采用ANSYS有限元软件的参数化设计语言,建立了TiAl合金表面激光重熔等离子体喷涂Al2O3-13%TiO2(质量分数)复合陶瓷涂层连续移动三维温度场有限元模型,对激光重熔温度场进行了分析.分析结果表明,当陶瓷涂层厚度较大时,受到陶瓷材料导热系数较低的影响,激光重熔时无法使整个陶瓷层实现完全重熔,根据重熔时作用区温度场分布,可将整个涂层分为重熔区、烧结区和残余等离子体喷涂区;在优化的工艺参数下,采用相对较低的激光重熔功率和较低的扫描速度能够获得厚度较大的重熔区和烧结区.实验结果表明,重熔后的陶瓷涂层形成了晶粒细小且致密的等轴晶重熔区、烧结区和片层状残余等离子体喷涂区,并且重熔区和烧结区厚度的计算值和实验值吻合较好.     

钛合金表面激光重熔镍包石墨涂层的研究

为了提高钛合金的表面耐磨性能,以镍包石墨粉末作为预涂材料,先热喷涂到Ti-6A l-4V基底表面,再采用激光技术进行重熔处理,获得了质量良好的增强涂层。通过XRD、SEM和EDS对涂层组织进行分析,结果表明:涂层的微观组织为固熔了少量Ti元素的镍基,含有大量的TiC增强相。这些TiC增强相呈现发达的枝晶状形态,是在激光重熔过程中原位反应生成的。显微维氏硬度测试表明:激光重熔涂层的硬度达到HV1200,是钛合金基底硬度的3倍。     

高速激光熔覆和重熔复合技术制备铁基涂层的组织性能研究

高速激光熔覆能大大提高熔覆效率,但高速激光熔覆层表面容易出现表面粗糙缺陷.采用高速激光熔覆和激光重熔混合工艺,可达到改善熔覆层表面质量、有效提升涂层性能的目的 .在液压立柱材料27SiMn表面激光熔覆制备了Fe90不锈钢涂层,利用超景深显微镜、X射线多晶衍射仪分别对熔覆层的表面形貌、微观组织结构、元素分布和物相构成进行了分析,通过硬度试验、耐磨损试验和电化学腐蚀试验对涂层的性能进行了验证.试验结果表明:涂层激光重熔后相比于重熔前表面粗糙度降低了8.5％,涂层内部的微观组织更加细密均匀,没有相的消失和新相的出现,只是相的含量增加.在性能方面,重熔之后的硬度提高为基体的2.6倍,磨损失重降低95％.采用激光重熔技术不仅改善了熔覆层表面质量,而且有效提升了涂层性能.     

激光重熔对Ni/WC涂层组织结构的改善机制研究

为了进一步探讨激光重熔等离子喷涂金属陶瓷涂层的组织与性能。本文通过等离子喷涂设备在45钢表面上制备了Ni/WC金属陶瓷涂层,再进行激光重熔处理,然后利用SEM、XRD、Photoshop软件及显微硬度测试仪等分析测试手段研究了该涂层在激光重熔前后的组织性能变化。结果表明:激光重熔前涂层为典型的层状结构,基体与涂层的结合面为机械结合,涂层内有大量未熔WC颗粒,且XRD检测其高温作用使得喷涂颗粒发生分解,分解出的C元素与其他元素发生反应生成新的化合物,丰富了涂层的硬质相;激光重熔后涂层中颗粒细化,分布均匀且能消除涂层中大部分孔隙和WC团聚。WC再次发生分解,生成新的硬质相,与周围的Ni形成“软基相+硬质点”的组合分布,基体与涂层的结合方式由机械结合转变为冶金结合。孔隙率由7.02%降到了3.08%,显微硬度也相应提高,且涂层显微硬度比基体高了255HV。     

轧辊表面激光重熔热障涂层抗热冲击性能研究

为了提高轧辊表面涂层的抗热冲击性能、延长其高温条件下的使用寿命,采用5kW CO2激光器,对轧辊表面等离子喷涂热障涂层进行了重熔处理。利用扫描电镜和能量色散谱仪,观察激光重熔涂层的涂层形貌和微观结构, 对分界面元素进行了微区成分分析。将试样在1000℃下保温10min后,放入常温(25℃)水中激冷,探究其抗热冲击性能,并与等离子喷涂涂层进行了对比。结果表明,经激光重熔后,涂层孔隙、裂纹明显减少,涂层质量明显提高;涂层与基体之间在一定程度上实现了冶金结合,结合强度明显提高;开始出现裂纹以及最终失效时的冲击循环次数由原来的14次和32次分别提高到43次和94次。该激光重熔工艺有助于提高涂层的热冲击性能,可延长轧辊的使用寿命。     

等离子喷涂Al_2O_3陶瓷涂层激光熔化深度的研究

采用一维半无限模型和双层板理想接触模型对等离子喷涂Al2 O3陶瓷涂层激光重熔的熔化层厚度进行了计算 ,并与实验结果进行了比较。激光加热速度和熔区自冷却速度达 10 5℃ /s以上 ,温度梯度达 10 5℃ /mm以上 ;双层板理想接触模型的计算结果比一维半无限模型的结果更接近实验值。涂层设计对熔化层厚度有显著影响 ,喷有单一陶瓷层的熔化厚度最大 ,粘结层和过渡层引入之后 ,熔化层厚度下降 ,且还随SiO2 的含量增加而进一步下降。在具有相同涂层设计时 ,熔化层厚度随激光能量密度的增大而增大。     

以纳米SiC为填料的激光重熔等离子喷涂陶瓷涂层组织及耐腐蚀性能的研究

在45#钢表面,以等离子喷涂技术制备了WC/Co-NiCrAl涂层(TC-1)。采用激光直接重熔等离子喷涂陶瓷涂 层技术制备了激光重熔WC/Co-NiCrAl/laser-remelting陶瓷涂层(FC-2);以纳米SiC粉末为填料,对等离子喷涂层进行 了填料下的激光重熔,制备了纳米SiC改性的WC/Co-NiCrAl/nano-SiC复合陶瓷涂层(FC-3)。采用X射线衍射、扫描电 镜对三种涂层微观组织进行了分析,同时对陶瓷涂层的耐腐蚀性能进行了研究。结果表明,TC-1涂层由WC,W2C, W6C2.54,W,Co,CoO组成;TC-2重熔层由WC,W2C,CoO及W组成;纳米改性后的重熔层TC-3由SiC,Si2W,WC,W及 CoO组成。在激光作用下,原等离子喷涂层WC/Co的片层状组织得以消除。与TC-1涂层相比,TC-2及TC-3陶瓷涂层 致密化程度明显提高,涂层耐腐蚀性能也得到了明显的改善。     

激光重熔喷射电沉积纳米结构镍涂层性能研究

为了研究激光重熔工艺对用喷射电沉积方法在45#钢基体表面制备的纳米结构镍涂层性能的影响,采用扫描电镜和X射线衍射仪对涂层表面形貌和晶粒尺寸进行了分析,并对涂层做了表面显微硬度测试和耐腐蚀性试验,对激光重熔工艺对涂层性能影响进行了理论分析和实验验证。结果表明,在优选的工艺参数下,喷射电沉积制备的镍涂层由平均尺寸为13.7nm的纳米晶颗粒组成;经过激光重熔后,熔融区内的晶粒尺寸明显减小,涂层与基体由机械结合变为冶金结合,涂层的表面显微硬度和耐腐蚀性能得到明显的提高。这一结果对于促进激光加工技术在纳米材料的应用具有一定的理论意义和实际价值。     

脉冲激光熔凝和相变硬化的研究现状

综述了脉冲激光熔凝和相变硬化的国内外研究现状,就目前该领域中存在的问题及其发展方向提出了自己的看法。     

镁合金表面激光熔覆Al2O3陶瓷涂层组织分析及数值模拟

本文采用激光重熔等离子涂层的方法在AZ91HP镁合金上制备Al2O3陶瓷涂层,在实验和理论基础上利用有限差分方法对激光重熔过程中的温度场进行模拟.研究结果表明,在激光作用下,相应于不同的温度范围涂层形成了熔凝区(柱状晶)、烧结区(团絮状组织)和残留等离子区(层状结构).与激光功率相比,激光扫描速度对涂层温度分布影响较大.