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。     

激光熔覆NiCrBSi/WC-Co复合涂层的组织与耐磨性能

采用同轴送粉激光熔覆技术在42CrMo合金钢基体表面制备WC-Co颗粒增强NiCrBSi复合涂层(NiCrBSi/WC-Co复合涂层),研究了复合涂层的物相组成、显微组织、显微硬度和耐磨性能。结果表明:复合涂层主要由γ-Ni固溶体、WC、FeNi_3、B_2Co_3、CoC_x、FeCr_(0.29)Ni_(0.16)C_(0.06)、W3_C、Co_3W_3C_6等物相组成;复合涂层顶部为方向杂乱的细小树枝晶,中部为较粗大的柱状树枝晶,底部为垂直于结合界面生长的胞状晶,涂层与基体形成了良好的冶金结合;复合涂层表面的平均硬度为810HV,远高于基体的(270HV),磨损质量损失为0.3mg,远低于基体的(1.9mg),其磨损机制主要为磨粒磨损;复合涂层可显著提高42CrMo钢基体的耐磨性能。     

扫描速度和稀土元素对激光熔覆（WC＋SiC）Ni基复合涂层显微组织和性 …

利用２ｋＷ的ＣＯ２激光器在１６Ｍｎ钢表面激光熔覆（ＷＣ＋ＳｉＣ）／Ｎｉ基复合涂层,对熔覆层中的界面组织、显微硬度的分布及耐磨性作了分析,同时也分析了涂层合金元素中添加稀土元素对涂层性能的影响。     

激光熔覆TiCp/Ni基合金复合涂层的显微组织与性能

应用激光熔覆技术在45钢表面熔覆了TiCp增强Ni基合金复合涂层,通过SEM、TEM分析以及磨损试验,研究了复合涂层的组织及摩擦学特性。研究结果表明,TiC颗粒在熔覆层中发生部分溶解和重新析出;在凝固应力作用下,TiC颗粒与粘结金属界面之间存在孪晶和位错。熔覆层与基体形成交互扩散区,在该区中发现(Fe,Cr)23C6碳化物,同时还存在大量的α和γ微晶。涂层局部区域存在Ni-Si-B-RE非晶物相。稀土氧化物不能显著地提高复合涂层显微硬度,但能明显地减小复合涂层的摩擦因数,显著提高涂层的耐磨性。TiC质量分数为50％时,熔覆层具有最佳耐磨性。     

激光熔覆Ni/TiC复合涂层组织与性能

采用激光熔覆技术在45钢样品表面制备了Ni/TiC复合涂层,利用光学显微镜、SEM,EDS,XRD、显微镜硬度计及摩擦磨损试验机等检测设备研究了Ni/TiC复合涂层的组织和性能。试验结果表明：Ni/TiC复合涂层没有出现裂纹、孔洞等缺陷,涂层与基体之间具有良好的冶金结合,涂层显微硬度沿层深皆呈明显的阶梯状分布,最外表面的熔覆层硬度最高,约为800 HV;熔覆试样的比磨损率比基体试样的比磨损率下降了86.5％,表明Ni/TiC复合涂层具有较好的耐磨性能。     

直接堆粉预置涂层的激光熔覆显微组织研究

在铁基材料表面采用直接堆粉预置涂层方法制备激光熔覆层,得到了消除裂纹和孔洞的熔覆层。其显微组织主要由Fe—Ni合金、WC及Fe23（C,B）6所组成,且碳化物分布较均匀。熔覆层的显微硬度相对基体有显著提高,保留了有利于提高熔覆层性能的纳米颗粒。证明用该方法制备激光熔覆层是可行的。     

激光熔覆与激光-感应复合熔覆WC-Ni60A涂层的结构与性能特征

对单纯激光熔覆与激光-感应复合熔覆Ni60A+35%WC涂层的几何外形、稀释率、WC颗粒分布、显微组织与抗干滑动磨损性能进行对比分析。结果表明,单纯激光熔覆的最大激光扫描速度与最大送粉量仅为600 mm.min–1与25 g.min–1,当激光-感应复合熔覆采用相同的工艺参数时,复合熔覆层的宽度、热影响区、稀释率均大于单纯激光熔覆层,厚度却小于单纯激光熔覆层,WC颗粒与析出的碳化物不均匀地分布于复合熔覆层内,复合熔覆层的抗干滑动磨损性能比单纯激光熔覆层的差。但是,激光-感应复合熔覆的最大激光扫描速度可以提高到2 200 mm.min–1,最大送粉量可以提高到75.6 g.min–1,加工效率是单纯激光熔覆的3倍多,复合熔覆层内WC颗粒分布均匀,经检测无裂纹且稀释率仅为5.2%,抗干滑动磨损性能约是单纯激光熔覆层的1.42倍。     

热容量对激光熔覆Ni60B复合涂层组织的影响

本文研究了不同热容量对宽带激光熔覆Ni60B复合涂层组织的影响。结果表明在相同的激光熔覆工艺参数下,随着热容量的增大,复合涂层中的组织越来越细小,反之,则越粗大;在同一热容量下,随着激光扫描速度的增大,复合涂层中的组织越来越细小。     

激光熔覆Ni基合金的工艺和组织研究

用5kWCO2激光器在45钢基体上进行了自动送粉的熔覆处理。通过宏观和微观分析表明，只有综合工艺参数和送粉量符合一定条件时，才能得到良好的熔覆层。     

激光熔覆原位自生Ti-Al-Si复合涂层的微观组织和高温抗氧化性能

为提高钛合金的高温抗氧化性能,采用激光熔覆原位自生技术,在TC4钛合金表面自行设计并制备了原子百分比为Ti∶Al∶Si=41∶41∶18和Ti∶Al∶Si=35∶35∶30的两种涂层。通过XRD、OM、SEM表征了涂层的微观组织和物相组成;借助管式电阻炉测试了涂层和基体试样在800℃×24h×5次循环氧化条件下的高温抗氧化性能;结合氧化增重和氧化动力学曲线分析了涂层的高温抗氧化机理。结果表明,涂层主要由Ti5Si3、Ti7Al5Si12、Ti3Al、TiAl和TiAl3等物相组成。涂层中没有出现一般激光熔覆所产生的外延生长柱状晶组织,全部为细小等轴晶。在800℃×24h×5次循环氧化条件下,TC4基材单位面积的氧化增重约为35.1mg·cm-2,涂层的约为2.8mg·cm-2和3.3mg·cm-2。两种涂层的高温抗氧化性能较钛合金基材分别提高了12.5倍和10.6倍。激光熔覆原位自生Ti-Al-Si复合涂层能明显改善TC4钛合金的高温抗氧化性能。涂层抗氧化性改善的机理,一方面是表面生成了连续致密的TiO2、Al2O3、SiO2氧化层,阻碍了氧扩散;另一方面是提高了氧化层的黏附性,使氧化层不易从涂层表面剥落,对涂层未氧化部分起到了很好的保护作用。     

激光熔覆工艺参数对横向搭接熔覆层结合界面组织的影响

为了提高搭接熔覆层的质量并控制搭接结合界面,研究了工艺参数对横向搭接结合区域组织形态的影响.结果显示,当扫描速度、送粉速率、激光功率分别在100-250 mm/min,6-7.5 g/min,1 500-2 500 W区间变化时,搭接结合区域呈现出不同的界面组织形态,没有出现白亮层.这些界面组织一类表现为具有组织与方向...     

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。     

Effect of laser power on the microstructure and mechanical properties of TiN/Ti3Al composite coatings on Ti6Al4V

Laser nitriding is one of the effective techniques to improve the surface properties of titanium alloys and has potential application in the life extension of last-stage steam turbine blades. However, cracking of surface coating is a common problem due to heat concentration in laser nitriding process. Conventionally, the cracks can be avoided through heat treatment, which may have an important influence on the mechanical properties of coating. Crack-free TiN/Ti3Al IMC coatings on Ti6Al4V are prepared by plasma spraying and laser nitriding. The microstructures, phase constitutes and compositions of the coating are observed and analyzed with scanning electron microscopy(SEM), X-ray diffraction(XRD) and X-ray energy-dispersive spectroscopy(EDS). Microhardness, elastic modulus, fracture toughness of the coating are measured. The results show that the crackand pore-free IMC coatings can be made through the proposed method; with increasing laser power, the amount and density of TiN phase in the coating first increased and then decreased, leading to the similar trend of microhardness and elastic modulus and the reverse trend of fracture toughness of the coating. Both the average microhardness and elastic modulus of the coating increase three times higher than those of the substrate. The volume fraction of the TiN reinforced phase in composite can be controlled by varying the laser power and the cracking problem in laser nitriding process is successfully solved.     

交变磁场对激光熔覆铁基复合涂层宏观形貌的影响及其微观组织演变

通过特殊设计的电路及作用线圈制作了交变磁场发生装置,并用其研究了不同磁场强度对激光熔覆铁基涂层宏观形貌和显微组织的影响。基于电磁学及金属凝固原理,揭示了激光熔覆涂层的固化过程和磁场诱发熔覆涂层柱状树枝晶向等轴晶转变的主要机制。实验结果表明:在交变磁场作用下,熔池金属液表面产生的趋肤效应和交变电磁力使凝固后熔覆层的表面形态呈波浪式,熔高和横截面积均随磁场电流的增加而减小,但熔宽变化不大。熔池内部产生的电磁力驱动熔体流动使树枝晶熔蚀和机械折断,游离的破碎枝晶成为新的形核核心,增加了形核率,从而促使熔覆层顶部组织由树枝晶向等轴晶转变。随着磁场电流的增加,等轴晶区扩大,但涂层底部的组织变化不明显。     

Ni-Cr-B-Si激光熔覆层与H62黄铜基材间显微组织及微区分析

首次探讨了在H62黄铜基材料上激光熔覆镍基合金的可能性.并利用扫描电镜(SEM)对显微组织进行了观察,分析了熔覆层、结合区及热影响区的组织形貌及成分变化.研究结果表明,利用高能量密度的激光束熔覆涂层,使显微组织明显细化.覆层组织主要由r-Ni、Ni₃B、CrB、M₂₃(CB)₆组成.覆层与基体间形成了冶金结合.基体受温度梯度影响产生了组织粗化的热影响区.     

模具钢表面Co/TiC熔覆层的组织与高温磨损性能

利用6 kW横流CO2激光器制备了Co50熔覆层和不同成分配比的Co/TiC复合涂层来改善H13模具钢表面的热磨损性能.借助X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度计和高温摩擦磨损试验机分析了涂层的结合特征、物相组成和不同温度下的摩擦磨损性能.结果表明,当预置层粉末TiC含量(重量百分比)小于等于20％时,熔覆层与H13钢基材呈良好的冶金结合;随着TiC含量的增加,Co/TiC复合涂层截面平均显微硬度呈上升趋势,但涂层中基体相种类减少:Co+10％TiC涂层由TiCo3、Cr2Ni3和Cr-Ni-Fe-C组成,Co+20％TiC涂层由Cr2Ni3和γ-Co组成,Co+30％TiC涂层为γ-Co固溶体.Co+ 20％ TiC涂层的高温耐磨性比C050涂层显著提高,摩擦系数平稳;700℃时复合涂层的磨损机制主要为氧化磨损和疲劳磨损.结果显示Co+20％TiC涂层具有良好的综合性能.     

激光熔覆高铬铸铁组织和硬度的研究

针对高铬铸铁铸造组织粗大,强韧性差,容易开裂的问题,进行了高铬铸铁粉末激光熔覆实验,对熔覆层的显微组织和硬度等性能进行了检测与分析,研究了不同扫描速度对熔覆层显微组织和硬度的影响,分析了多道搭接区和多层堆积区熔覆层显微组织的演变规律,揭示了多层堆积横截面的硬度分布规律。研究结果表明:通过激光熔覆可以获得晶粒细化、组织致密、无裂纹与气孔等缺陷、硬度高(可达580 HV0.2)的高铬铸铁熔覆层。将该工艺应用到零件表面强化领域,将大大提高零件的性能和使用寿命。     

微观组织及残余应力对瑞利波评价激光熔覆层应力的影响

采用瑞利波评价激光熔覆层表面应力,结合静载拉伸试验,建立Fe314激光熔覆层中瑞利波的声弹关系曲线;通过对声弹关系曲线拟合实现对激光熔覆材料声弹系数的标定,在此基础上建立声弹公式;通过试验验证声弹公式评价激光熔覆层表面应力的可行性。分析激光熔覆层微观组织及残余应力对应力评价结果的影响,试验结果表明,这两种因素会显著影响熔覆层表面应力评价结果,采用声弹公式计算出的初始应力校准之后,理论计算结果与实际加载值更为接近,并且误差保持在可接受的范围之内。此外,由于静载拉伸过程中各向异性激光熔覆层变形不均匀,瑞利波检测应力试验中高应力阶段的误差明显大于低应力阶段误差。