激光熔覆制备纳米结构涂层的研究进展

综述了激光熔覆制备纳米结构复合涂层的研究进展。着重介绍了激光熔覆制备金属基纳米粒子增强涂层的组织结构和性能特征。对比分析了激光熔覆和其他涂层制备方法的优缺点。阐述了激光熔覆制备纳米复合涂层存在的主要问题,并对技术发展前景和应用领域进行了展望。     

激光熔覆Ni/SiC金属陶瓷涂层组织与耐磨性能

采用激光熔覆技术,在45钢表面对不同含量SiC（质量分数）陶瓷粉末镍基自熔性粉末进行激光熔覆,得到Ni基SiC合金涂层。对熔覆层横断面进行了显微硬度测量和显微组织分析,对各种SiC含量的熔覆层试样进行了摩擦磨损试验。结果表明,添加SiC的镍基合金涂层能够提高熔覆层的耐磨性和硬度。     

激光熔覆GH4169涂层组织特征及高温耐磨性研究

采用激光熔覆技术在轧制态GH4169合金表面制备GH4169涂层,重点研究涂层的显微组织、析出相、高温显微硬度和高温摩擦磨损性能。结果表明：涂层中无气孔和裂纹等缺陷,且主要由Laves偏析相、γ基体相和少量MC及MN相组成;涂层的室温平均显微硬度为273.6 HV(0.3 kg试验力),且随着测试温度的升高,其显微硬度在不同温度下呈现下降趋势,测试温度为600℃时,显微硬度下降到197.4 HV(0.3 kg试验力),约为室温时的72%;高温摩擦试验结果表明,随着测试温度的提高,其磨损率也呈现下降趋势,当测试温度为600℃时,试样磨损率约为室温时的25%;摩擦磨损试验结束后,测试温度不高于500℃的涂层,其常温显微硬度变化不大,而测试温度为600℃的涂层,由于强化相析出,常温显微硬度有所提高。     

316L表面激光熔覆复合等离子体电解氧化制备多孔陶瓷涂层及其生物应用（英文）

为了提高316L不锈钢的生物活性,采用激光熔覆(LC)技术在316L不锈钢表面制备钛层,然后利用等离子体电解氧化(PEO)技术在钛层上形成多孔陶瓷涂层。采用三维表面轮廓仪、SEM、EDS、XRD和XPS等测试方法对涂层试样的形貌、微观结构和组成进行表征。通过动电位极化曲线和模拟体液(SBF)浸泡试验,分别对涂层的耐腐蚀性和生物活性进行评价。结果表明,多孔陶瓷涂层主要由锐钛矿和金红石组成,并检测到高结晶HA。陶瓷涂层的主要元素为Ca、P、Ti和O。在模拟体液中,LC+PEO复合生物涂层比316L基质具有更优异的耐腐蚀性,并且复合涂层能有效提高316L不锈钢的生物活性。     

45钢基体激光熔覆316L粉末搭接过程中Cr元素分布机制研究

为了探究激光熔覆搭接过程中元素分布的演化机制，建立了基于体积平均法的Eulerian-Eulerian多相流三维熔化凝固模型，模拟了45钢基体激光熔覆316L粉末的过程，获得了搭接过程中第一、二道熔覆层之间温度场、流场及溶质场的相互作用机制。对比分析了搭接过程中第一、二道熔覆层模拟与试验的熔池形貌结果，熔深误差分别为1.96%和5.39%，熔高误差分别为0.97%和2.62%，熔宽误差分别为7.27%和6.70%，验证了模型的可靠性。Cr元素分布结果表明：在第一道熔覆层的影响下，第二道熔覆层Cr元素的平均含量略高于第一道熔覆层Cr元素的平均含量。搭接区域Cr元素的平均含量略高于两道熔覆层Cr元素的平均含量。这是由于第一道熔覆层影响第二道熔覆层的熔池尺寸、横截面左右温度梯度分布及基体热量吸收，因此两道熔覆层的元素分布有着显著差异。     

超音速激光沉积镀铜CNTs/Cu复合涂层微观结构及耐磨损性能

采用超音速激光沉积技术(Supersonic laser deposition, SLD)在Cu基体上制备CNTs/Cu复合涂层以提高其耐磨损性能，利用化学镀对CNTs表面进行了表面镀铜处理，在CNTs表面获得了均匀分布的纳米Cu颗粒镀层。对复合涂层的截面形貌、微观结构、磨损性能及机制等进行了分析，结果表明，由于在冷喷涂(CS)过程中同步引入了激光辐照对Cu粘结相进行加热软化，SLD制备的CNTs/Cu复合涂层具有较高的沉积效率和致密性。得益于表面铜镀层的缓冲作用，CNTs在沉积过程中保持了其结构的完整性，在复合涂层中均匀分布且与Cu粘结相结合良好。表面镀铜CNTs的添加使复合涂层具有较低的摩擦因数、磨痕宽度和深度，呈现出较好的耐磨损性能。纯铜涂层的磨损机制为粘着磨损，而CNTs/Cu复合涂层则呈现出粘着磨损与磨粒磨损共存的机制。     

基于流固耦合的气体静压导轨侧向静态特性分析

气体静压导轨的结构变形会造成气膜的压力分布与理论模型存在明显偏差，从而影响了其静态特性。研究建立了气体静压导轨的流固耦合模型，分析了导轨两侧气膜压力分布与结构变形的关系；此外，通过双向流固耦合仿真，得到了在不同位置外力作用下气体静压导轨的承载能力和位移的关系，以及导轨变形情况和位移的关系，分析了不同位移下导轨变形与承载力的关系。最终通过实验对流固耦合仿真数据进行了验证，得出流固耦合仿真数据与实验结果较为吻合，在不同位置的外力作用下的气体静压导轨的静态特性相差较大。     

镀钨金属化对超音速激光沉积金刚石/铜复合涂层导热性能影响

针对电子封装材料散热需求，为了获得高导热界面材料，通过盐浴镀方法在金刚石表面镀W，并采用超音速激光沉积(SLD)技术在铜基板表面制备金刚石/铜复合涂层，研究镀W金刚石颗粒的表面形貌及成分，及其对金刚石/铜复合涂层微观结构、界面结合和导热性能的影响。研究结果表明，SLD制备的镀W金刚石/铜复合涂层中颗粒间结合良好，界面无明显缝隙，热导率达306.3 W·m^-1·K^-1。金刚石表面镀W改善了金刚石与铜的表面润湿性，促进了金刚石与铜颗粒之间的界面结合，使涂层具有良好的致密性，表现出优异的导热性能。     

分区尺寸对选区激光熔化成形316L表面结构的影响

分区扫描策略对选区激光熔化成形件的表面质量有重要影响，而目前分区尺寸对成形件表面结构的影响规律尚不清晰。为进一步提高选区激光熔化成形带支撑悬垂结构的表面质量及尺寸精度，以带支撑方形悬垂结构为研究对象，结合数值模拟与成形试验从表面原始轮廓的形状误差、波纹度与表面粗糙度三个不同波距的表面结构进行研究。研究结果表明：随着分区尺寸的减小，成形件表面边缘的翘曲高度逐渐降低，但相邻分区之间的轮廓起伏程度逐渐增加，成形件截面轮廓的形状误差与表面粗糙度得到改善，波纹度呈现出增大趋势，使成形表面形貌呈先改善后降低趋势。形状误差、波纹度与表面粗糙度随分区尺寸的减小变化趋势并不一致，分区尺寸过小会导致热累积现象明显，波纹度增加。在减小分区尺寸的同时适当降低激光能量输入，能有效改善表面形貌。为提高SLM成形带支撑悬垂结构的尺寸精度和表面形貌提供了理论基础。