激光熔覆Fe-Ti-V-C合金微观组织与磨损性能

采用激光熔覆技术在20G基体上制备五组不同Ti质量分数的Fe-Ti-V-C系合金,利用金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计和磨料磨损试验机等仪器对各熔覆层的显微组织、硬度和耐磨性进行测试和分析。试验结果表明:五组合金熔覆层基体组织均由铁素体和马氏体构成;随着熔覆层中Ti质量分数的增加,针状马氏体基体组织转变为板条马氏体;初生(Ti,V)C的形态由树枝状和花瓣状向颗粒状转变,同时碳化物(Ti,V)C的数量逐渐增多,当Ti质量分数为14.7%时,碳化物的数量达到最高值。熔覆层截面显微硬度梯度分布合理,表层硬度达到700~950 HV0.2。湿砂磨粒磨损试验表明:适量Ti显著提高了熔覆层的耐磨性,熔覆层中随着Ti质量分数的提高,耐磨性先降低后提高,当Ti质量分数为14.7%时,大量颗粒状(Ti,V)C均匀弥散分布在铁素体及板条马氏体基体上,使得熔覆层具有最佳的耐磨性。     

B_4C增强铁基活性氩弧熔覆层的制备与耐磨性能

以粉煤灰为活性剂,采用活性氩弧熔覆技术在Q235钢表面制备了B4C增强铁基活性氩弧熔覆层,对该熔覆层的物相、显微组织、显微硬度以及耐磨性能进行了研究,并与B4C增强铁基氩弧熔覆层(普通氩弧熔覆层)的进行了对比。结果表明:活性氩弧熔覆层中含有Fe3.5B、Fe23(C,B)6、Fe5Si3、Fe2AlB2等新相;粉煤灰活性剂的加入对细化熔覆层显微组织、促进熔覆层与母材良好熔合具有重要作用;活性氩弧熔覆层的显微硬度较普通熔覆层的提高了60 HV,其耐磨粒磨损性能和耐冲蚀磨损性能分别为普通氩弧熔覆层的1.16倍和1.86倍。     

Ni60-TiO_2-Al-B_4C-C合金激光熔覆涂层的组织及性能

以Ni60、TiO2、B4C、C、Al粉为原料,利用激光熔覆技术在45#号钢表面原位合成制备了TiC/TiB2增强的复合涂层,采用金相显微镜、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、维氏硬度计对涂层组织进行测试分析。结果表明:复合涂层内部无裂纹、气孔等缺陷,与基体呈冶金结合;其主要物相为Ni3(Al,Ti)、TiC、TiB2、(Fe,Cr)7C3和α-Fe;激光熔覆过程中原位合成的块状TiC和六边形状TiB2增强相弥散分布在复合涂层中,明显提高了熔覆层显微硬度;涂层显微硬度呈梯度分布,最大可达767Hv0.2,约为基材显微硬度的3倍。     

机械振动辅助激光熔覆Fe-Cr-Si-B-C涂层的显微组织及界面分布形态

采用机械振动辅助激光熔覆复合改性新工艺,在45钢表面制备了单道Fe-Cr-Si-B-C合金涂层。借助X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和能量分散谱(EDS)分析了熔覆层的物相组成、微观结构和元素分布,通过HVS-1000型显微硬度计测试了熔覆层的显微硬度。结果表明,熔覆层主要由α-(Fe,Cr)固溶体、M7C3(M=Fe、Cr)碳化物、Fe2B硼化物和少量Fe0.9Si0.1组成。在机械振动辅助作用下,熔覆层结合界面组织由平面晶向带状和柱状晶转变,振幅为0.13~0.18mm时的晶粒细化效果最为明显;熔覆层中增强相形态随着频率的增加由短杆状向颗粒状、层状、条状转变,分布形态由杂乱分布向弥散分布和网状分布转变。相比未加机械振动的熔覆层,机械振动下的熔覆层中气孔、裂纹减少,显微硬度提高了约13.9%。这些结果显示熔覆层中显微组织形态及其分布主要受振幅和频率协同作用的影响。     

Zr-4合金表面激光熔覆制备复合陶瓷涂层组织和性能研究

为了提高锆合金表面的性能,采用富氮型Ti N粉末作预置涂层原料,在Zr-4合金表面激光原位熔覆制备出了高性能氮化物和氧化物的复合陶瓷涂层。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度仪分别分析了涂层宏观形貌、显微组织、物相组成、硬度分布情况。结果表明:激光熔覆涂层表面无气孔裂纹等缺陷,涂层厚度约为600μm,表层主要含Zr O2、Zr N、α-Zr和Ti N等物相,涂层主要由树枝状、球状、针状、枝晶间无定形组织构成,熔覆层硬度最高达1427 HV0.1,是基材的8倍。     

40CrNiMo钢表面激光熔覆层力学性能研究

为了提高40CrNiMo钢基体的力学性能,采用1000 W光纤激光器在40CrNiMo钢基体表面上制备铁基熔覆层。分别采用扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析仪（EDS）、X射线衍射（XRD）、万能试验机、显微硬度计等分析测试手段对涂层进行分析。结果表明：制备的涂层表面平整,基体与熔覆层之间存在明显的过渡区域,结合界面无气孔、裂纹等缺陷,与基体形成了较好的冶金结合。熔覆层显微组织由马氏体和少量的M23C6碳化物组成,基体与熔覆层之间的过渡区域主要以细小的等轴晶为主,熔覆层中部则以柱状晶和少量的树枝晶为主。熔覆层性能优异,相对于基体的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别提高了21.4%、22.9%和16.7%,显微硬度为415～450 HV0.2,均优于40CrNiMo钢。     

工艺参数对Cr12MoV表面激光熔覆M2高速钢高硬度涂层的影响

为增强轧辊表面硬度以提升轧辊工作寿命，采用1 kW光纤激光器在Cr12MoV表面制备M2高速钢熔覆层，探索最优激光工艺参数。通过着色探伤剂、X射线衍射仪及显微硬度仪，对不同激光功率和扫描速度下的熔覆层显微组织、成分、物相、硬度进行检测分析。结果表明：激光功率对熔覆层表面成形质量影响较大，扫描速度对其影响不明显；随激光功率增加，熔覆层表面平整度增强，裂纹数量降低，熔覆层组织成分分布越均匀，晶界偏析现象减弱，枝晶组织逐渐粗大，熔覆层显微硬度降低；熔覆层主要由Martensite、Austensite、Fe-Cr、MC、M2C相组成，熔覆层内的组织主要是树枝晶和胞状晶，MC、M2C等硬质相弥散分布在组织内；激光功率为1 000 W，扫描速度为180 mm/min时，熔覆层表面无裂纹，最大显微硬度为1 092HV0.2，是基体的2.63倍，满足工业性能需求。     

w(Ti+B4C+C)/w(Ni60A)对等离子熔覆镍基复合涂层结构与性能的影响

以Ni60A合金粉、钛(Ti)粉、石墨(C)粉和B4C粉为原料,其中w(Ti+B4C+C)/w(Ni60A)(w为质量分数/％)分别为0:100,10:90,20:80,30:70,采用反应等离子熔覆技术在304不锈钢表面制备镍基复合涂层,研究了w(Ti+B4C+C)/w(Ni60A)对涂层成形性、显微组织、硬度和耐磨性能的影响.结果表明:添加Ti+B4C+C的镍基复合涂层与基体呈冶金结合,且主要由(Ni,Fe)、CrB、TiC和Cr3Si相组成;增大w(Ti+B4C+C)/w(Ni60A)会增加强化相析出量,降低成形性;CrB在涂层中下部呈灰黑色细长条状,在上部呈细小块状或棒状,TiC主要以细小颗粒弥散分布于涂层中;当w(Ti+B4C+C)/w(Ni60A)为20:80时,涂层综合性能较优,平均显微硬度最高(948HV),磨痕截面面积约为纯Ni60A合金涂层的1/5;镍基复合涂层主要发生黏着磨损和氧化磨损.     

铁素体不锈钢激光熔覆层组织和性能研究

采用无碳合金粉末和低碳合金粉末对铁素体不锈钢进行激光表面熔覆处理,借助光学显微镜(Optical microscope,OM)、扫描电子显微镜(Scanning electron microscopy,SEM)、能谱分析仪(Energy dispersive spectrometry,EDS)、X射线衍射仪(X-ray diffractometry,XRD)、显微硬度仪、摩擦磨损试验仪、电化学工作站对熔覆层显微组织、化学成分、硬度、耐磨性和耐蚀性进行评价。结果表明,两种激光熔覆层均无裂纹、气孔等宏观缺陷,显微组织主要由等轴晶、包状晶、树枝晶和枝间共晶组成。无碳熔覆层与低碳熔覆层均含有α-Fe、Fe-Cr合金相、Cr单质相以及Cr_(9.1)Si_(0.9)、Fe_(9.7)Mo_(0.3)、Fe_(10.8)Ni、Fe_(19)Mn等金属间化合物。此外,低碳熔覆层还产生了间隙化合物Cr_7C_3以及马氏体相C_(0.055)Fe_(1.945)。低碳熔覆层硬度为750 HV0.5,显著高于母材硬度250 HV0.5;无碳熔覆层硬度为650 HV0.5,其热影响区发生软化。激光熔覆层相对于母材具有更为稳定的摩擦特性以及优异的耐磨性和耐蚀性,其中低碳熔覆层耐磨性和耐蚀性均优于无碳熔覆层。     

钛合金表面激光熔覆TiC复合涂层显微组织的研究

采用HL-5000型横流CO2激光加工机,在TC4钛合金表面制备了表面较平整、较细密、基本消除了裂纹与孔隙并与基体呈冶金结合的TiC复合涂层。通过SEM、EDAX、XRD、HXD分析了熔覆层的显微组织、成分、物相．测试了激光熔覆层的显微硬度。结果表明,激光熔覆制备的TiC复合涂层与基体呈冶金结合,涂层中有大量小块状、针状TiC颗粒和TiC树枝晶。激光熔覆层由TiC、γ—Ni、TiB2、CrB、Ni3B等相组成。熔覆层的显微硬度平均值约为950HV0.1。