激光熔凝处理对P20钢组织及性能的影响

目的提高P20模具钢的表面硬度和耐磨性能。方法采用激光熔凝技术对P20模具钢表面进行强化处理。通过硬度梯度检测和摩擦磨损测试,分别评价熔凝层的硬度分布特征和耐磨性能,并通过光学显微镜和扫描电子显微镜对熔凝层及磨痕形貌进行分析。结果使用激光输出功率为500W、光斑直径为2.5mm、聚焦透镜距离为40 mm、扫描速度为6 mm/s、搭接率为45%、氮气保护的激光熔凝工艺所得熔凝层的组织细小,无脱碳、畸变、裂纹等缺陷,熔凝处理质量高。熔凝过程中单道激光熔凝层呈半椭圆形分布,最大深度为610~620μm。熔凝处理后表面硬度提升显著,熔凝层的硬度分布与熔凝层的区域位置有关,具有较高硬度且硬度保持基本稳定的熔凝层深度约为400μm;单道激光熔凝层最高硬度可达460~480HV,重叠影响区即双熔凝区的最高硬度在540~560HV之间,即熔凝层硬度普遍较基体硬度提高了60%以上。此外,P20模具钢经过激光熔凝处理后耐磨性能提升明显,其平均摩擦因数约为0.85,熔凝处理的磨损失重较未处理的试样减少了约61%,其磨损机制主要表现为磨粒磨损和少量的黏着磨损或剥落脱离。结论激光熔凝处理能够显著提高P20模具钢的表面硬度和耐磨性能,试验采用的激光熔凝工艺可在P20钢表面获得硬度较高且稳定可靠的熔凝层深度在400μm左右,能将P20模具钢的表面硬度及耐磨性提高60%以上。

激光熔凝与表面织构技术对摩擦性能的影响

讨论了饥饿润滑条件下,激光表面织构技术和激光熔凝技术在增强表面润滑性和耐磨性的作用。目的是增强激光表面织构的耐磨性,探讨表面织构增强润滑的作用。观察了基体材料Cr12MoV激光熔凝后熔化区、过渡区和基体的微观组织,检测分析了金相成分,测试了显微硬度。对比研究了不同摩擦磨损环境下激光表面织构技术、激光熔凝技术对摩擦系数的影响。激光熔化区由晶粒细小的马氏体和大量的残余奥氏体组成。激光熔凝后,硬度达到了基体硬度的1.4倍。激光表面织构在低转数时增加润滑作用明显。全熔凝处理在各种不同摩擦磨损环境下都能起到耐磨作用。

NiTi合金激光熔凝处理及其生物腐蚀性能研究

目的通过对NiTi合金表面进行激光熔凝处理,从而提高Ni Ti合金的耐腐蚀性能。方法利用紫外激光器对NiTi合金进行表面熔凝处理,借助扫描电子显微镜(SEM)、光学显微镜(OM)、能量色散X射线光谱仪(EDX)和X射线衍射仪(XRD)等技术手段,研究了激光熔凝处理前后Ni Ti合金的表面显微组织、成分和相结构。测试了激光熔凝处理前后NiTi合金表面与模拟体液(SBF)的接触角、熔凝层的显微硬度等表面性能。通过全浸腐蚀试验和电化学测试,研究了熔凝层在SBF溶液中的生物腐蚀性能,并分析了腐蚀机理。结果NiTi合金经过激光熔凝处理后,在合金的表层形成了厚度为90~150μm的熔凝层,熔凝层主要由TiO_(2)、β相以及少量的Ti O相组成。合金表面的平均显微硬度提高了153~279HV,合金的表面接触角增大,由亲水性转为疏水性。相较于未处理的样品,熔凝处理后的样品在SBF溶液中的腐蚀电位分别正移了435 mV和413 mV,腐蚀电流密度分别下降了83%、62%左右。熔凝处理后的样品在SBF溶液浸泡168 h后,SBF溶液中的Ni2+浓度下降了约1/3。结论以适当的激光加工参数对NiTi合金进行激光熔凝处理,可在NiTi合金表面形成致密的氧化膜,这层氧化膜和熔凝层可以有效地抑制NiTi合金在SBF溶液中的点腐蚀行为。

Cr12MoV模具钢激光熔凝处理裂纹产生原因及解决办法

为改善Cr12MoV模具钢的表面性能,在淬火处理后对Cr12MoV钢表面进行激光熔凝处理,通过对熔凝层的表面形貌观察、着色探伤检测和金相分析,结果表明,激光熔凝处理可以在该钢表面获得一定厚度、质量较好的熔凝层。但激光熔凝处理淬火Cr12MoV钢,由于淬火应力叠加激光熔凝处理应力,在应力没有得到释放和消除时,在外力诱导作用下,容易在熔凝层与基体的结合部位产生冷脆裂纹;通过采用较长时间的低温回火处理,可以消除内应力,并抑制裂纹生成。因此,对淬火后的Cr12MoV模具钢进行激光熔凝处理时,需要及时进行回火处理,可以较好地解决应力过大问题而产生的裂纹隐患。

Cr12MoV模具钢激光熔凝参数优化

文章以Cr12MoV模具钢为实验材料,通过单因素实验探究了激光功率、激光脉宽、频率三个因素对Cr12MoV模具钢激光熔凝表面质量的影响。通过观察熔凝后材料的表面形貌并进行分析,确定了激光熔凝的最优参数为:脉宽0.4ms、功率2kW、频率5Hz。

轧辊钢激光熔凝处理组织及性能研究

应用 3kW连续CO2 激光器对轧辊钢进行了激光熔凝处理。用金相显微镜、SEM及 71型显微硬度计 ,进行了显微组织分析和硬度测试。结果发现 ,其剖面组织区域分为熔化区 (粗大的马氏体 +残留奥氏体→奥氏体 )、相变区 (马氏体 +残留奥氏体+碳化物 )、热影响区和基体 4个部分 ,各区域的尺寸及显微硬度与激光功率、扫描速度等工艺参数有关 ,且激光处理后硬化效果明显。

激光熔凝和熔敷在热轧辊强化中的应用

为提高热轧辊寿命对球墨铸铁、白口铸铁热轧辊进行了激光熔凝、熔敷实验研究,并对激光处理效果进行了现场轧制实时寿命评估.研究确认:球墨铸铁、白口铸铁激光熔凝小样的硬度随扫描速度的降低和激光功率的增大而提高.分别按轧钢量、磨损量计算,球墨铸铁、白口铸铁激光熔凝热轧辊寿命分别比原来延长50%和15.6%～23.4%.利用激光熔敷技术在白口铸铁热轧辊上可以成功制备无宏观裂纹、气孔和夹杂存在的镍基合金涂层.现场轧制后表面也无宏观缺陷存在,寿命延长18.7%～37.4%.

AZ91HP镁合金真空激光熔凝晶粒细化

采用真空激光熔凝技术对AZ91HP镁合金表面进行了细晶强化处理。研究表明:激光熔凝区是由αMg和βMg17Al12相所组成,与原始镁合金相比,βMg17Al12相含量增加,且随着激光扫描速度降低,βMg17Al12相含量增加。熔凝区具有典型的树枝晶形貌特征。由于受微区合金溶液成分和结晶参数不均匀性的影响,二次枝晶间距沿熔凝层深度逐渐增大。增加扫描速度导致熔凝区二次枝晶间距减小,激光熔凝区晶粒细化,有利于提高镁合金的塑性。

激光熔凝温度场的数值计算

利用激光圆形光斑对称性的特点 ,建立了激光表面快速熔凝条件下温度场的二维数值模型。边界条件用点源模型推导 ,同时采用 SIMPLE算法进行计算。在保证精度的条件下简化了计算 (相对于三维 )。计算结果与实验结果吻合良好 ,表明这种算法在一定条件下能够准确地反映激光表面熔凝过程中 ,熔池纵截面的温度场信息及激光重熔过程中生长界面的形态。

激光熔凝处理对纯铁渗稀土层组织与耐蚀性能的影响

通过SEM观察、X射线光电子能谱分析、电化学阻抗谱测定和阳极极化曲线的测试 ,探讨激光熔凝处理对纯铁渗稀土层组织与耐蚀性能的影响。结果表明 ,在一定条件下 ,激光熔凝处理可进一步提高纯铁渗稀土层组织的致密性与均匀性 ,显著提高稀土渗层的耐蚀性。

搭接参数对激光熔凝处理层显微组织和性能的影响

应用 3kW连续CO2 激光器对轧辊钢进行激光熔凝搭接处理 ,分析了搭接区的显微组织和硬度。结果表明 ,搭接区的组织分布特征和光斑中心基本一样 ,包括搭接熔凝区、搭接相变区和搭接热影响区 ,搭接区的显微硬度分布和光斑中心也相同 ,且当搭接参数合适时 ,可得到较均匀的表面硬化层。

冶金用铸钢轧辊激光熔凝强化的研究和应用

采用5kW连续CO2激光器和激光加工机床对冶金用铸钢轧辊进行激光熔凝强化处理，研制了专用的激光熔凝处理吸光涂料；进行了显微组织分析和硬度测试；对搭接区的回火软化问题和硬化区在热轧过程中回火的问题进行了分析和试验研究。结果表明：激光熔凝强化区和相变硬化区的组织为细小的马氏体＋残余奥氏体＋碳化物；轧辊的表面硬度由原有的HS35～40升高到HS70～85；强化区的深度可达2mm。在实际应用中，轧辊过钢量提高了1．5～1．8倍，使激光熔凝处理成为提高轧辊过钢量的一个有效途径。

75CrMnMo铸钢轧辊激光熔凝强化的组织及性能分析

应用 5 k W连续 CO2 激光器对铸钢轧辊进行激光熔凝强化处理并进行显微组织分析和硬度测试。结果表明 ,其试样剖面组织区域分为激光熔凝强化区 (细小马氏体 +残余奥氏体 +碳化物 ) ,激光相变强化区 (马氏体 +残余奥氏体 +碳化物 ) ,过渡区和母材 4个区域。激光处理后可达 70～ 85 HSD。熔凝区和相变硬化区的淬硬深度依工艺参数不同 ,可达 1～ 2 mm。此工艺可以作为提高轧辊过钢量的一种途径。

铸铁凸轮轴激光熔凝工艺和性能研究

利用激光熔凝的方法,对铸铁凸轮轴进行了表面改性试验。通过三组不同参数的比较试验,获得了提高其性能的优化工艺参数,经对熔凝层显微组织观察,发现合金组织细小,表面硬度显著提高,达到了提高寿命的目的。

铸铁表面激光熔凝行为及温度场数值模拟

为明确铸铁表面激光熔凝过程的热响应规律,考虑随温度变化的材料热物性参数和相变潜热影响,建立铸铁表面激光动态熔凝的三维数值模型并进行了验证,预测值与试验值吻合良好,采用该模型分析了热响应温度场规律及不同工艺参数的映射关系.结果表明,铸铁表面激光熔凝较钢材可获得更大的熔透深度,熔池内、外形成较大温度梯度且分别以深、宽方向分量为主,降低扫描速度和减小光斑尺寸可以获得更大的温度梯度;熔池尺寸随扫描速度和光斑半径的增大而减小,提高激光扫描速度并减小光斑尺寸可以增大凝固相变速度.

激光熔凝的数值模拟及其在激光定向凝固中的应用

建立了一套激光熔凝的数学模型和计算方法 ,给出了两种条件下熔池深度与扫描速度的关系曲线。计算结果与实验值吻合良好 ,验证了模型的有效性。根据计算分析了激光工艺参数与激光定向凝固组织的关系。据此通过工艺参数的匹配 。

激光熔凝过程中低碳钢组织的形成及熔凝组织加热转变规律

基于激光熔凝处理的一维热场模型和金相分析 ,研究了低碳钢在激光熔凝过程中的组织形成规律。使用Gleeble15 0 0型热力模拟机实现对激光熔凝处理试样不同保温时间的控温加热 ,研究了激光熔凝组织的加热转变规律。

AZ91HP镁合金激光熔凝层的耐蚀性和生物相容性

为提高医用AZ91HP镁合金的耐蚀性和生物相容性,采用激光熔凝技术对镁合金进行熔凝处理。结果表明,AZ91HP镁合金熔凝层相组成为α-Mg和β-Mg17Al12,凝固组织为典型的树枝晶。模拟体液中腐蚀速率结果表明,熔凝层的耐蚀性较原始镁合金显著提高。在Hank’s中浸泡21 d后,可清楚看到一些絮状物沉积在熔凝层表面;能谱分析结果表明,絮状物中Ca,P比约为1.33,接近羟基磷灰石中Ca,P比(1.67)。原始镁合金的凝血酶原时间(PT)值为11.025 s,激光熔凝层的PT值为12.025 s,熔凝层具有较好的抗凝血性。细胞毒性实验结果表明,培养1 d后,在原始镁合金周围细胞出现破碎和固缩,极少数贴壁细胞。熔凝层表面则存在许多粘附细胞,熔凝层细胞死亡率较原始镁合金大有降低。

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。

2Cr13钢激光熔凝处理的过渡区组织分析

利用ＹＡＧ激光器对２Ｃｒ１３钢进行了激光熔凝处理.处理后的组织中出现一个低显微硬度的过渡区，该区位于熔凝区和相变硬化区之间．扫描电镜、透射电镜和电子衍射结果证明．该过渡区由马氏体和铁素体组成．不锈钢组织图（ｓｃｈａｅｆｆｌｅｒｄｉａｇｒａｍ）和能谱分析结果表明，Ｃｒ在熔池底部的富集是产生铁素体的原因．通过工艺参数的调整可以消除熔地底部的铁素体.