稀土镁合金表面激光熔覆AlSi12/TiN复合涂层的组织及性能研究

采用高速激光熔覆技术在Mg-Gd-Y-Zr镁合金表面制备了AlSi12/TiN复合涂层。通过光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、摩擦磨损实验以及电化学分析测试等方法,研究不同含量陶瓷强化相Ti N涂层的显微结构、熔覆层结合强度、摩擦磨损性能以及耐腐蚀能力。结果表明,复合涂层主要由α-Mg、Mg_(2)Si枝晶、Al_(12)Mg_(17)、Al_(3)Mg_(2)金属间化合物以及Ti N强化相组成。由于存在强化的第二相和细化的晶粒,AlSi12/TiN复合涂层的摩擦系数、维氏硬度及结合强度分别达到0.45、210 HV0.1和40 MPa。此外,与镁合金基体相比,腐蚀电位提高683 m V,自腐蚀电流密度降低了2个数量级。利用激光熔覆技术可在Mg-Gd-Y-Zr镁合金表面制备结合强度高的Al Si12/TiN复合涂层,有合适含量强化相存在的涂层显著提高了基体表面的耐磨损与耐腐蚀性能。

激光熔覆WC/Ni基复合涂层高温滑动干摩擦磨损性能

利用激光熔覆技术制备微米团聚和块状两种不同类型WC/Ni基复合涂层。在MMG-10型摩擦磨损试验机上对涂层进行高温滑动干摩擦磨损实验,并用SEM和EDS对涂层进行磨损形貌观察和成分分析。结果表明,激光熔覆WC/Ni基复合涂层高温磨损性能随着WC含量增加而提高,WC形态为微米团聚质量分数为60%的复合涂层具有优良的高温耐磨性能。高温下60%WC/Ni基复合涂层主要磨损机制由低温下的磨料磨损转变为氧化磨损和磨料磨损复合作用。

直流电弧等离子体喷射化学气相沉积高质量金刚石膜残余应力分布的拉曼谱分析(英文)

不同工艺条件下在钼衬底 (6 0mm)上用 10 0kW直流电弧等离子体喷射化学气相沉积设备进行金刚石膜的制备。金刚石膜用扫描电镜 (SEM)、拉曼谱 (激光激发波长为 4 88nm)和X射线衍射来表征。研究结果表明 ,在直流电弧等离子体喷射化学气相沉积金刚石膜的过程中 ,内应力大小从金刚石膜的中央到边缘是增加的 ,并且应力形式是压应力。这说明了在金刚石膜中存在明显的应力不均。甲烷浓度和衬底温度都影响金刚石膜中的内应力。随着甲烷浓度和衬底温度的提高 ,金刚石膜中的内应力呈增加的趋势。

激光熔凝处理对Zr-1Nb核燃料包壳组织和性能的影响

为了提高核燃料包壳Zr-1Nb合金的抗高温腐蚀性能,采用激光熔凝+真空退火热处理工艺对其进行表面处理。借助扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼等检测手段对锆管组织、成分及物相结构进行分析,使用探针式表面轮廓仪、显微硬度计和高压反应釜等仪器表征锆合金的粗糙度、硬度和耐蚀性。结果表明:经激光熔凝处理的锆管表面平整度提高;激光熔凝层物相主要由α-Zr和少量的m-ZrO2组成,且后续真空退火热处理没有改变锆合金的相组成;较高功率条件下进行激光熔凝显著降低锆管的高温耐蚀性能,而在较低功率进行激光熔凝工艺且辅助后续热处理的条件下,可以显著提高锆管的高温耐蚀性能;经激光熔凝处理后锆合金的显微硬度升高50~80HV0.1,热处理后硬度相应减小,但仍高于原始样品。

激光宽带熔覆碳化钨/钴基合金的组织与性能

利用积分镜对激光束进行整形获得宽带激光束,进行宽带激光熔覆获得无裂纹WC/钴基合金层。对激光熔覆层用扫描电境(SEM)进行形貌观察,并进行能谱成分分析,用XRD进行合金物相表征。结果表明,熔覆层组织主要是由Co的过饱和固溶体、WC、W2C、CoCr、Cr7C3等相组成。W2C相的出现说明WC相发生了分解,WC等硬质相的存在导致熔覆层硬度的非均匀性。

球墨铸铁表面激光熔覆钴基合金涂层的研究

为了研究在球墨铸铁QT600-3基体上熔覆钴基合金,采用6kW CO2激光器进行激光熔覆,用扫描电镜对激光熔覆层进行形貌观察,分析裂纹及气孔的形成原因,取得在球墨铸铁基体上熔覆钴基合金的最佳工艺参数。结果表明,球墨铸铁基体与熔覆层能形成良好的冶金结合,但熔覆功率过高使得熔覆层开裂倾向增大,过渡区及热影响区的球状石墨由原来的“牛眼状”变为单独的石墨球,石墨球外围的环状铁素体出现消溶。

黑色组织对直流电弧等离子体喷射金刚石自支撑膜光学、热学性能的影响

利用直流电弧等离子体喷射化学气相沉积法进行不同质量的金刚石厚膜的制备。金刚石膜用倒置荧光显微镜(OM)、高分辨电镜(HRTEM)、电子能量损失谱(EELS)、拉曼谱(Raman)进行表征,同时测量了不同质量金刚石膜的红外透过率和热导率。研究结果表明,黑色组织主要是金刚石膜中的夹杂物,成分主要是非晶碳和杂质氮。对于光学级透明金刚石膜,具有很高的红外透过率和热导率,黑色组织的存在明显降低了金刚石膜的质量,对金刚石膜的红外透过率和热导率的影响非常显著。

TiC含量对激光熔覆制备TiC/Ti基复合涂层组织与性能的影响

为提高钛合金的耐蚀性能和承载性能,采用半导体激光器在钛合金表面制备冶金质量良好的TiC/Ti基复合涂层,研究Ni包TiC+TC4混合粉末中TiC含量对TiC/Ti基复合层组织及性能的影响。使用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对熔覆层进行组织形貌、物相表征,并对熔覆层的显微硬度、耐蚀性能及承载性能进行研究。结果表明:熔覆层物相主要由TiC,TiC0.95,NiTi_2,α'-Ti组成;熔覆层整体硬度波动较大,硬质相硬度为1000~1500HV,热影响区硬度约为437HV;Ni包TiC≤60%(质量分数,下同)时,熔覆层耐蚀性随着TiC质量分数的增加而增强,60%TiC时的耐蚀性能最优;Ni包TiC≤50%时,熔覆层承载性能随TiC质量分数的增加而提高,50%TiC时承载性能最优。

WC-高碳铬铸铁铸渗层耐磨性与显微结构的研究

在ＭＭ２００磨损试验机上研究了铸渗层的抗磨粒磨损性能，利用透射电镜研究了铸渗层的组织结 构。研究结果表明，铸渗层的耐磨性比淬火态４５钢提高３倍，比ＱＴ６００－３提高４倍，渗层中块状颗粒ＷＣ 和（Ｃｒ，Ｆｅ）_７Ｃ_３片状颗粒结合牢固，且（Ｃｒ，Ｆｅ）_７Ｃ_３颗粒中有孪晶，ＷＣ颗粒中有位错。

铸渗法获得表面粒子增强复合材料的研究

在试验基础上，研究了铸渗法制造表面粒子增强复合材料，可以在HT200基体上获得均匀、致密的铸渗层，厚度为3mm左右。对铸渗工艺进行了优化，同时研究了合金层的铸态组织和主要合金成分在铸渗层中的分布规律。

加氮对直流电弧等离子体喷射金刚石膜生长、形貌和质量的影响

利用直流等离子体喷射化学气相沉积法制备掺氮的金刚石厚膜。本文研究了在甲烷 /氩气 /氢气中加入氮气对金刚石膜生长、形貌和质量的影响。反应气体的比例由质量流量计控制 ,在固定氢气 (5 0 0 0sccm)、氩气(30 0 0sccm)、甲烷 (10 0sccm)流量的情况下改变氮气的流量 ,即反应气体中氮原子和碳原子的变化比例 (N/C比 )范围是从 0 .0 6到 0 .6 8。同时金刚石膜在固定的腔体压力 (4kPa)和衬底温度 (80 0℃ )下生长。金刚石膜用扫描电镜(SEM)、拉曼谱和X射线衍射表征。结果表明 ,氮气在反应气体中的大量加入对直流等离子体喷射制备金刚石膜的形貌、生长速率、晶体取向、成核密度等有非常显著的影响。

U71Mn钢轨表面激光熔覆Fe基合金组织与性能研究

研究目的:随着列车运行速度的大幅提高,对钢轨的耐磨性能及滚动接触疲劳性能提出了更高的要求。为提高钢轨的耐用性,本文利用激光宽带熔覆技术对U71Mn钢轨表面进行强化,采用同步送粉方式进行自熔性Fe基粉末的激光熔覆,目的是获得厚度1mm左右无裂纹、气孔等缺陷,且与钢轨冶金结合的高性能激光熔覆层。研究结论:通过测试分析和试验结果表明,在CO2激光功率4200W、扫描速度为300mm/min、送粉速率18g/min等工艺条件下,可获得厚度1mm的优质涂层,其显微硬度平均值可达HV780,高于熔合区及基体的硬度,在过渡区处存在硬度拐点,但经静载抗压实验看出,涂层在453kN静载荷下无开裂现象。激光熔覆涂层的组织主要由γ-Fe、Cr0.19Fe0.7Ni0.11、NiCrFe、FeCr等物相组成,但是在熔合区靠近基体处有马氏体组织形成,是由于激光快速加热及快速冷却造成的。

TC轴承激光增材制造工艺及组织性能研究

为解决常规方法制备TC轴承带来的磨损不均问题,提高TC轴承服役寿命,采用激光增材制造方法在钢制零件基体表面制备耐磨涂层。选用两套不同工艺参数分别在TC轴承内轴套外圆、外轴套内孔进行Cr3C2/Fe基耐磨材料的激光熔覆,获得了无气孔、裂纹且冶金质量优良的耐磨涂层。采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)检测分析手段进行形貌观察、成分分析、物相表征,并使用数字显微硬度计、摩擦磨损试验机、盐雾腐蚀实验箱分别对熔覆层进行硬度、耐磨性和耐腐蚀性进行测试。结果表明:TC轴承耐磨涂层的平均显微硬度为HV700,耐磨性为Ni60涂层的3倍,耐腐蚀性接近于316L不锈钢。

高质量金刚石自支撑膜织构与断裂强度的关系研究

利用直流电弧等离子体喷射化学气相沉积在Mo基体上制备了不同织构的金刚石厚膜。用扫描电境(SEM)观察金刚石膜的形貌,用XRD表征晶体取向,用极图和取向分布函数法计算金刚石膜的不同织构,利用三点弯曲法测量金刚石膜的断裂强度。结果表明,金刚石膜的断裂强度随着衍射峰强度比值I(111)/I(220)的增大而不断降低。{110}织构的金刚石膜具有最高的断裂强度。

球墨铸铁表面钨铬铸渗层研究

研究了铸渗法制造表面粒子增强复合材料，可以在 QT600－ 3基体上获得均匀、致密的铸渗层，厚度为 3mm以上。同时，研究了球墨铸铁铸渗层的铸态组织、硬度和合金成分在铸渗层中的分布规律，并现场试验了粉碎机摆锤耐磨粒磨损性能。

钽对激光熔覆CoNiCrAlY高温合金涂层组织结构的影响

用激光熔覆方法制备了不同Ta含量的CoN iCrA lY高温合金涂层。采用扫描电镜(SEM)对该涂层的形貌进行了观察和成分的能谱分析,采用XRD对涂层进行了合金的物相分析。结果表明,随着Ta含量的变化,熔覆层的组织形貌有明显不同,加Ta后涂层的基本组织是α-Cr、γ-Co固溶体、-βCoA l、钴钽化物等。Ta能促进Co3Ta和-βCoA l的形成。

激光选区熔化技术在航空航天领域的发展现状及典型应用

增材制造技术(AM)是一种基于离散-堆积原理,以计算机模型数据来加工组件的新型制造技术。激光选区熔化(SLM)作为增材制造领域的一项重要技术,以其一体化制造特点和在复杂结构零部件制造领域的显著优势,成为航空航天制造领域的重点发展技术和前沿方向。本文综述了SLM技术的材料体系和应用领域,主要对SLM技术的最新工艺研究和航空航天领域的典型应用进行细致分析。重点阐述SLM铁基合金、镍基合金、钛合金和铝合金等材料体系的研究进展及成果。SLM技术在各领域广泛应用的同时,也存在成形材料内部缺陷多、高性能材料的裂纹及变形、标准体系的欠缺和粉末材料兼容性低等诸多问题和不足之处,使其发展受到一定制约,需要在这些方面做更深入的工作。

加氮对直流电弧等离子体喷射金刚石膜显微组织和断裂强度的影响

利用DCArcPlasmaJetCVD法制备搀杂氮的金刚石厚膜。研究了在反应气体CH4 /Ar/H2 中加入N2 对金刚石膜显微组织和力学性能的影响。在固定H2 、Ar、CH4 流量的情况下改变N2 的流量 ,即反应气体中氮原子和碳原子的变化比例 (N/C比 ,范围从 0 0 6～ 0 6 8) ,同时在固定的腔体压力 (4kPa)和衬底温度 (80 0℃ )下进行金刚石膜生长。用扫描电镜 (SEM )观察金刚石膜形貌、用X射线衍射表征晶体取向 ,用三点弯曲的方法来测量金刚石膜的断裂强度。结果表明 ,氮气在反应气体中的大量加入 ,对直流等离子体喷射制备金刚石膜的显微组织和力学性能有显著的影响。

高质量CVD金刚石自支撑膜的连续激光损伤研究

利用HJ-4型连续CO2激光对金刚石膜进行了激光损伤阈值的研究,损伤后的金刚石膜用SEM和Raman进行了表征.研究结果表明,高质量CVD自支撑金刚石膜具有较高的激光损伤阈值,金刚石膜抗连续激光损伤阈值的范围是在1.15×106～2.26×106W/cm2.金刚石膜激光损伤主要是由于热震损伤,其机制属于热-力耦合机制.

铌微合金化船用柴油机硼铸铁缸套组织与性能研究

采用铸铁-水玻璃砂复合型负压铸造浇注铌微合金化6170和6190型柴油机硼铸铁缸套,并对不同Nb含量对铸铁组织、硬度和抗拉强度的影响进行了研究。结果铸件尺寸精确,无铸造缺陷。Nb能细化晶粒和石墨,明显提高强度和硬度。其强化机理主要是硬质相强化、固溶强化和晶粒细化强化。w(Nb)的最佳量为0.25%。