激光熔覆Fe-Al-Si复合涂层研究

采用激光熔覆技术在Q235钢表面制备Fe-Al复合涂层和Fe-Al-Si复合涂层.利用X射线衍射仪和扫描电镜等方法分别研究两种涂层的物相和微观组织,并测试其显微硬度和耐磨性,同时进行对比分析.结果表明:Fe-Al复合涂层主要由Fe、Al、Al2O3、Fe3Al等相组成,而Fe-Al-Si复合涂层主要由Fe、SiO2以及Al2Fe3Si4等相组成;Fe-Al复合涂层内部存在孔隙缺陷,而Fe-Al-Si复合涂层内部无裂纹、气孔等,组织更均匀细小,与基体之间冶金结合良好;Fe-Al-Si复合涂层的显微硬度和耐磨性均约为Fe-Al复合涂层的1.8倍.     

球墨铸铁表面激光熔覆Fe-Cr-Si-B涂层

在球墨铸铁QT600-3表面激光熔覆铁基合金涂层,分析测试了激光熔覆层的微观组织、显微硬度以及界面处Fe、Cr元素的分布情况。结果表明:激光熔覆区为胞状晶和树枝晶结构,组织均匀致密,Fe、Cr等元素在熔覆层与母材间发生了相互扩散,形成良好的冶金结合,并有硬质点的弥散分布,使得涂层硬度大幅度提高,大约为基体硬度的2.6倍。     

纯铜表面激光熔覆WC-Co涂层研究

利用超音速火焰喷涂和激光重熔技术在纯铜基体上制备WC-Co涂层.利用维氏硬度计测试了其显微硬度,用扫描电镜分析了激光熔覆层的微观形貌.结果表明:所制得熔覆层组织致密、无裂纹,与基体形成了良好的冶金结合.熔覆区表层的WC颗粒均匀分布,颗粒较小,形成了一层硬度很高的耐磨层,在熔化区中下部,组织为基体Cu和Co、W等组成的固溶体以及呈散落状分布着一些未熔化的大小不一的WC颗粒.激光熔覆区的显微硬度约为基体的10倍.     

316L不锈钢激光熔覆宏微观特征优化

为了获得高质量激光熔覆制件,针对现有研究仅以宏观几何形貌为优化目标的问题,以316L不锈钢为例,提出一种以宏微观特征为目标的工艺优化方法.首先通过全析因设计和回归分析构建熔覆层宏观几何形貌及微观组织同主要工艺参数的经验统计模型,探讨了工艺参数对几何形貌及微观晶粒平均截距的影响规律.然后选用几何形貌和晶粒平均截距作为评价熔覆成形质量的指标,采用复合合意性函数确定了最佳工艺参数和合适工艺窗口,最后验证了该方法可行性和有效性.结果表明,在选择最佳工艺参数的条件下,宏微观特征的统计模型具有较高预测精度,制备的熔覆样件不仅具更高的显微硬度,还具备良好的拉伸性能：屈服强度为439 MPa,抗拉极限为751 MPa,断后伸长率为26%,实现了宏微观特征的优化.     

镍基碳化钨合金粉末激光熔覆工艺的研究

采用同步送粉方式在16Mn钢表面熔覆镍基碳化钨合金粉末.通过对不同激光熔覆工艺参数下的宏观形貌以及微观组织进行研究分析,较详细地探讨激光熔覆功率以及扫描速度对熔覆层熔覆质量的影响.通过对不同工艺参数下的熔覆层进行显微组织分析以及EDS能谱分析,对熔覆层微观组织种类、分布以及碳化钨硬质相组织分布不均匀性进行研究,总结出激光工艺参数对熔覆层的影响规律.最后得出镍基粉末+30％碳化钨(钴包WC)粉末在功率3.0kW、熔覆速度1000 mm/min的工艺参数下为最佳熔覆效果.     

激光熔覆工艺参数对Fe-Cr-B合金涂层组织和硬度的影响

利用6 kW光纤激光器在Cr12MoV模具钢表面激光熔覆Fe-Cr-B合金涂层。运用金相显微镜和显微硬度仪,研究了激光功率、扫描速度、送粉率对熔覆层成形、尺寸、稀释率及组织结构和微观硬度的影响。结果表明:熔覆层组织主要由平面晶、树枝晶和等轴晶构成。理想的工艺参数为激光功率(P)2000 W,扫描速度(V1)4 mm/s,送粉率(V2)15 g/min。该工艺参数下熔覆层晶粒细小,与基体呈现良好冶金结合,稀释率为9.8%,熔覆层显微硬度平均高达1000 HV。     

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.     

齿轮钢表面激光熔覆Ni基涂层工艺参数优化

采用激光熔覆技术在18CrNiMo7-6齿轮钢表面制备Ni基涂层,研究激光功率、扫描速度和送粉率对Ni基涂层熔覆质量和微观组织的影响,建立激光熔覆工艺参数与涂层宏观尺寸、微观组织和显微硬度之间的关系。结果表明,随着激光功率的增大,涂层的熔高、熔宽、熔深增大,微观组织细化,显微硬度增大;随着扫描速度的增大,涂层熔高、熔宽、熔深减小,微观组织粗化,显微硬度减小;随着送粉率的增大,涂层的熔高增大,熔宽先增大后减小,熔深减小,涂层微观组织细化,显微硬度增大。以涂层宏观形貌、微观组织结构和显微硬度为涂层质量评估指标,优选得到的最佳工艺参数为：激光功率700 W,扫描速度2 mm/s,送粉率11.1 g/min。     

激光熔覆工艺参数对生物陶瓷涂层组织性能的影响

采用激光熔覆技术,在Ti-6Al-4V合金表面制备了生物陶瓷复合涂层,并对激光熔覆工艺参数与涂层组织及性能的关系进行了对比分析.结果表明,激光熔覆生物陶瓷复合涂层的优化工艺参数为:输出功率2.5kW,扫描速度140mm/min,光斑尺寸15mm×1mm.在优化工艺参数下获得了表观质量完好且与基体形成冶金结合的生物陶瓷复合涂层,涂层中最高显微硬度值达到1474HV0.3,物相组成主要为CaTiO3、 HA(Ca10(PO4)6(OH)2)、α-TCP(α-Ca3(PO4)2)、β-TCP(β-Ca3(PO4)2)等.     

超高速激光熔覆Fe基非晶合金单道工艺分析

目的 利用超高速激光熔覆工艺制备Fe基非晶合金。方法 利用专用模具制备0.4、0.5、0.6 mm不同厚度预置涂层,并用质量分数为4%的聚乙烯醇将涂层与基材黏接,在真空环境下烘干。然后,设计正交试验分析预置厚度、激光功率和扫描速度对Fe–Si–B非晶粉末材料单道熔覆宽度的影响,并利用超景深显微镜和极差分析法分析工艺参数对涂层稀释率的影响次序。最后,对样件磨抛和腐蚀,借助扫描电子电镜分析涂层显微组织。结果 利用超高速激光熔覆制备涂层,单道涂层宽度与激光功率大小呈正相关关系。涂层稀释率变化区间为8.8%~12.1%,影响涂层稀释率的工艺次序为预置厚度>激光功率>扫描速率。所制备的涂层与基材形成良好的冶金结合,但涂层底部出现了晶化现象,晶粒尺寸分布区间为0.5~3.5 μm。将工艺因素归一化考虑,涂层晶粒大小受激光能量密度影响较大。结论 涂层底部凝固速率较低和成分偏析是造成晶化的重要原因,在预置厚度0.6 mm、激光功率500 W、扫描进给量6 000工艺下的晶化程度最小,将激光能量密度控制在10 W/mm³以下,有利于抑制晶化现象。     

丝粉协同高速激光熔覆不锈钢层组织性能研究

目的 探究海洋工程装备表面高效高质量强化及改性新技术,提高17-4PH不锈钢层制备效率及综合性能。方法 采用高速激光熔覆技术制备17-4PH丝材、17-4PH丝材协同B4C粉末及17-4PH丝材协同Cr₃C₂粉末3种熔覆层。通过X射线衍射仪、扫描电镜及能谱仪等仪器分析熔覆层的组织结构。利用显微硬度计及电化学工作站测试熔覆层的硬度及耐蚀性。结果 17-4PH丝材熔覆层主要为α相（马氏体）,而2种丝粉协同熔覆层的相结构除α相（马氏体）外还出现γ相（奥氏体）。3种熔覆层组织及成分整体均匀,丝粉协同熔覆层晶界出现Cr、Nb等碳化物析出,表层分布碳化物颗粒。碳化物颗粒的添加提高了熔覆层硬度,尤其是B₄C颗粒,其作为硬质相来增强熔覆层,在均匀细化晶粒的同时使得晶界和晶内析出大量第二相颗粒,硬度较未添加碳化物颗粒的17-4PH丝材熔覆层提升约35.53%。3种熔覆层在3.5%Na Cl溶液中的耐腐蚀性均较好,尤其是协同添加Cr₃C₂颗粒的熔覆层,相较于17-4PH丝材熔覆层,其腐蚀电流密度由...     

激光熔覆CoCrAlYSiHf涂层高温氧化性研究

目的研究铪化物含量对激光熔覆CoCrAlYSiHf涂层高温抗氧化性能的影响。方法实验所用激光熔覆粉末为实验室行星式球磨机球磨并真空干燥后所得粉末。采用激光熔覆的方法分别在GH586上制备铪化物含量为x和3x的两种涂层,并在SX2系列高温电阻炉中测试了大气环境下两种涂层的1100℃静态高温氧化性能。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、能谱仪,对高温氧化过程中的涂层表面形貌、氧化物结构演变进行表征。结果铪化物含量为3x的涂层,其表面出现了大量的孔隙及显微裂纹等缺陷,而铪化物含量为x的涂层表面光整、均匀,无明显缺陷。同时,铪化物含量为x的涂层在1100℃静态高温氧化后,表面形成了一层连续致密的Cr_2O_3氧化膜;而铪化物含量为3x的涂层在1100℃静态高温氧化后,表面氧化物中含有大量的尖晶石氧化物,且氧化膜中存在大量孔隙等缺陷。结论当激光熔覆CoCrAlYSiHf涂层中添加3x的铪化物时,其高温抗氧化性能明显低于含x铪化物的CoCrAlYSiHf涂层。     

超高速激光熔覆低稀释率金属涂层微观组织及性能

新兴的超高速激光熔覆技术通过对熔覆头的精巧设计,可实现激光、粉末路径最佳耦合,使粉末在飞行空间熔化且基体表面仅形成微溶池,在保证冶金结合的同时,大幅提高熔覆效率及粉末利用率,可制备厚度<100 μm、稀释率< 5%的均匀薄涂层。 为进一步探索超高速激光熔覆涂层组织结构特点,扩展其应用范围,探讨了低功率下 4 种典型涂层的微观结构及性能。 结果表明:超高速激光熔覆可制备 120 ~ 500 μm,无气孔、裂纹的高质量涂层;涂层组织致密,结合区多为粗大柱状晶,表层区以细晶为主;基体熔化区可低至数微米,稀释率可低至 1%。 其中,镍基碳化钨涂层、铝合金耐磨涂层硬度明显高于基体;钛合金阻燃涂层在激光烧蚀后,烧蚀坑深度降低,热影响区减小;高熵合金阻扩散涂层预氧化后形成以 Al₂O₃ 为主的微米厚氧化膜,在上述涂层作用下,基体性能均得到提升。     

激光熔覆制备高硬耐磨涂层的研究综述

高硬耐磨涂层指与基体间呈冶金结合,具有很强的局部抵抗压入能力及抵抗机械磨损能力的薄层。激光熔覆技术是一种新型、绿色、高效的表面处理技术,具有冷却速度快、稀释率小、热变形小、厚度可控等优点,在交通、矿山、石化、冶金等高端制造装备领域具有广阔的应用前景。从粉末设计、激光熔覆工艺、统计计算与仿真模拟、激光熔覆辅助技术等4个方面,综述了激光熔覆技术制备高硬耐磨涂层的研究进展。在粉末设计方面,以涂层优化结果为导向,综述了第二相强化型、细晶强化型、组织结构优化型及其他类型设计在制备高硬耐磨涂层方面的研究。在激光熔覆工艺方面,介绍了熔覆过程中工艺参数对涂层性能及质量的影响及作用机理,并提出了合理的优化建议。在统计计算和仿真模拟方面,概述了统计计算与仿真模拟在涂层制备、熔覆工艺优化、涂层组织性能优化及熔覆理论研究中的作用。在激光熔覆辅助技术方面,概述了声场、电场、磁场、热场、机械场及光谱检测等辅助技术,并介绍了辅助技术对调控涂层微观组织及性能的影响和作用机制。最后对激光熔覆制备高硬耐磨涂层及相关技术的研究进行了展望。     

超高速线光斑激光熔覆不锈钢涂层显微结构及性能研究

目的 设计超高速线光斑激光熔覆送粉喷嘴,在极高的熔覆效率和极低的搭接率下制备不锈钢熔覆涂层,对比研究圆光斑及线光斑下的熔覆涂层的微观组织结构及性能。方法 基于送粉喷嘴流场及粉末粒子运动轨迹的模拟研究,设计超高速线光斑激光熔覆专用送粉喷嘴。在此基础上,以27SiMn为基体,采用1 mm´ 10 mm线光斑,在10%搭接率、熔覆效率4.5 m²/h下,采用超高速线光斑激光熔覆FeCr合金薄涂层;作为对比,采用超高速圆形光斑(2 mm)激光在0.2 m²/h熔覆效率下熔覆FeCr合金涂层。采用SEM、XRD对比分析线光斑/圆光斑涂层微观组织结构与涂层显微硬度。结果 通收束角度为25°~27°的单流道送粉喷嘴可得到分布均匀、飞行速度适中的粉末束流。对比研究超高速线光斑及圆光斑激光熔覆涂层可知,相同扫描速度下2种光斑制备的涂层均较为致密,无裂纹与气孔,由熔覆层底部到熔覆层表面均呈现出平面晶—柱状晶—等轴晶的变化趋势,线光斑和圆光斑涂层硬度在700~800HV,线光斑下的熔覆层硬度分布更加均匀,表面粗糙度Ra可低至<4 μm,搭接率可低至10%,熔覆效率可达 4.5 m²/h,远高于圆光斑激光下的熔覆效率。结论 2种光斑模式下的涂层微观组织、相组成及硬度相当,但超高速线光斑激光熔覆层表面光洁度更高,表面粗糙度更低,熔覆效率可达圆光斑的20倍。     

超高速激光熔覆研究现状及应用

超高速激光熔覆是一种新兴的表面处理技术。介绍超高速激光熔覆技术,综述国内外超高速激光熔覆技术的研究现状,目前研究热点包括熔覆工艺优化、组织性能产生机制以及过程模拟;列举了超高速激光熔覆技术在工业生产中的应用,主要包括替代硬铬电镀对大型液压缸表面进行修复、汽车制动盘涂层的制备以及快速金属增材制造。并基于目前的研究现状和应用对后续发展进行了展望,未来主要的研究热点将聚焦平面及自由曲面的超高速激光熔覆设备的研制、新型熔覆材料的研发、裂纹控制机制的探讨以及超高速激光熔覆技术结合增材制造的进一步研究。     

激光熔覆原位合成TiC-TiB2复合涂层

为了提高材料表面的强度及耐磨性,在Fe901自熔性合金粉末中添加了不同比例的(TiO2+B4C+C+Al)混合粉末,采用激光熔覆技术在45钢表面成功制备了TiC-TiB2增强复合涂层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、显微硬度计和磨损试验机等对复合涂层的相组成、显微组织形貌及力学性能进行了分析,同时对反应体系进行了热力学计算。结果表明:复合涂层与基材呈冶金结合,无气孔、裂纹等缺陷。反应体系满足原位合成TiC和TiB2的热力学条件。涂层物相由α-Fe、TiC、TiB2和(Fe,Cr)7C3组成。细小的方块状TiC颗粒和长条状TiB2均匀弥散分布于涂层基体上,可起到进一步细化组织及沉淀强化的作用。添加(TiO2+B4C+C+Al)混合粉末后,涂层组织明显细化且树枝晶数量减少,并且随着添加量增多,组织越细小。TiC-TiB2增强复合涂层显微硬度在720~760HV0.2之间,比不含TiC-TiB2的涂层提高了30%左右,耐磨性明显提高,混合粉末添加质量分数为50%时耐磨性最好。     

激光熔覆制备高熵合金涂层研究进展

激光熔覆具有加热和冷却速度快、稀释度低(<5％)、热影响区小以及可以对表面性质进行精准调整等优点,是当今工业应用较为广泛的表面改性技术之一.利用激光熔覆技术制备高熵合金涂层,既能保证涂层具有简单的相结构和优异的性能,又可使涂层与基体之间获得良好的冶金结合.主要对激光熔覆制备高熵合金涂层的设计准则、性能及提高机理、凝固行为以及数值模拟的研究进行阐述.首先从设计理论方面对高熵合金进行概念阐述,由熵和吉布斯自由能可知,通过增加主元(至少5个)和位形熵来设计元素组成,通过吉布斯自由能控制相的稳定性.其次,对涂层的性能提高机理分类总结,其中高熵合金的四大效应与激光熔覆快冷快热的特点相结合是涂层性能提高的主要原因.此外,还阐述了激光熔覆过程中熔池的凝固行为,包括凝固过程中的晶粒生长方式和液相分离现象,以及其他因素引起的凝固行为变化.之后,对粉末流动特性、熔池温度场和熔覆层性能的数值模拟以及这些模型的缺陷进行综述与分析.最后,总结与展望激光熔覆制备高熵合金涂层研究的发展前景与应用方向.     

扫描速度对激光熔覆Al-Ni-TiC-CeO2复合涂层组织与性能的影响

目的解决S355海洋钢在海洋环境中的腐蚀、磨损问题,制备良好的涂层结构,并延长其使用寿命。方法采用激光熔覆工艺在S355海洋钢表面制备Al-Ni-Ti C-CeO_2复合涂层,研究扫描速度对涂层组织与性能的影响,利用扫描电镜观察涂层的微观组织形貌,结合X射线衍射仪对涂层物相进行分析。采用显微硬度计、摩擦磨损试验机和电化学工作站对涂层的硬度、耐磨性和耐蚀性进行测试分析。结果不同扫描速度制备的涂层均出现Al-Fe相,涂层与基体有良好的冶金结合。随着扫描速度的增加,涂层厚度逐渐降低,涂层内组织由短棒状向颗粒状转变,裂纹和气孔逐渐减少,稀释率逐渐降低。涂层表面硬度最高为846.6 HV0.2。涂层磨痕宽度最低为449.4μm,深度为15.5μm,磨损速率最低为3.88×10~(–6)mm~3/(N·s)。涂层自腐蚀电位最大为–0.60396V,最小自腐蚀电流密度为2.3753×10~(–8)A/cm~2,阻抗最大能达到2.5kΩ,腐蚀速率最低为0.0725mm/a,约为基材的33.6%。结论在S355海洋钢表面激光熔覆Al-Ni-TiC-CeO_2复合涂层,可有效提高其耐磨与耐蚀性能。当扫描速度为7.5 mm/s时,性能最佳。     

激光重熔WC—Co涂层冲蚀性能

采用超音速火焰喷涂技术在低碳钢表面喷涂一层WC-12Co涂层,然后对其进行激光重熔处理,考察熔覆后涂层、低碳钢以及喷涂层的冲蚀磨损性能.结果表明:冲蚀角60°时熔覆层的质量损失率最大,与低碳钢和喷涂层比较,冲蚀开始阶段,熔覆层的质量损失率较低,随着冲蚀次数的增加,氧化层被冲蚀,熔覆层质量损失率升高.金相观察看出,熔覆层的致密度要优于喷涂层;硬度测试显示熔覆层硬度稍低于喷涂层.由此可推出,激光熔覆改变了涂层的组织结构,对于涂层冲蚀性能有一定影响.