重熔对超高速激光熔覆Fe基涂层组织性能的影响

采用中心送粉式超高速激光熔覆方法在Q460钢基体制备Fe基合金涂层,并对涂层进行激光重熔处理,之后利用激光共聚焦(LCSM)、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)及电化学工作站、显微硬度计、摩擦磨损仪分析重熔前后熔覆层的宏观形貌、微结构及性能。同时,利用COMSOL软件模拟熔覆和重熔过程涂层热场分布。结果表明:中心送粉式超高速激光单次熔覆可成形微米级厚的Fe基涂层,涂层无裂纹、孔洞等缺陷,稀释率仅为6.82%;重熔后的涂层平整度增加且近表面晶粒明显细化,沿生长方向呈梯度结构;重熔样品具有更高的耐腐蚀性,硬度提高约33%,表现出更优的耐磨性;模拟发现,重熔过程中涂层表面的温度梯度明显高于涂层内部,导致涂层梯度结构的形成,涂层表面晶粒细化有利于其表面耐蚀耐磨综合性能的提升。

高速激光熔覆工艺参数对Fe基合金熔覆层组织与耐磨性能的影响

采用高速激光熔覆技术在27SiMn钢筒形件表面制备Fe基合金熔覆层,对不同工艺参数下该熔覆层的组织形貌、显微硬度和摩擦磨损性能进行分析,探究高速激光熔覆工艺参数对熔覆层组织、硬度及耐磨性的影响。结果表明:不同工艺参数下,熔覆层内部无孔洞、裂纹等缺陷,与基体均形成有效的冶金结合;熔覆层厚度随激光功率的增加先上升后下降;随送粉速率的增加而增加,熔覆层显微硬度、耐磨性随激光功率、送粉速率的增加呈增加的趋势,在实验参数范围内,功率为3000 W、送粉速率为28 rad/min时为最优参数。

超高速激光熔覆M2+MnS涂层高温摩擦磨损性能研究

通过对比在干摩擦条件下超高速激光熔覆M2+MnS耐磨自润滑涂层与H13基体的高温摩擦磨损性能,深入探讨了温度和载荷对涂层摩擦磨损性能的影响以及磨损机理。采用SEM、EDS、维氏硬度计、摩擦磨损试验机和白光干涉仪等多种仪器对自润滑涂层试样进行了全面的试验表征。结果表明,室温下,涂层平均摩擦因数基本保持稳定;在一定载荷下,随温度升高,涂层平均摩擦因数呈现下降趋势;与基体相比,相同条件下涂层的平均摩擦因数始终较低。M2+MnS涂层的磨损体积随载荷增大近似呈线性增加,且随测试温度的升高先增大后减小。在300℃时,磨损体积达到最大值,而在600℃时最小;涂层在相同条件下磨损体积始终小于基体,室温下为基体的61.96%,而在600℃时为基体的9.48%。研究还揭示了M2+MnS涂层的磨损机理与温度密切相关。温度较低时,主要表现为磨粒磨损,而温度升高时则主要由氧化磨损和磨粒磨损共同作用。

超高速激光熔覆影响细长活塞杆弯曲变形的仿真分析与试验

目的针对细长活塞杆在超高速激光熔覆过程中产生变形的问题,开展热-结构耦合的数值模拟和试验研究。方法采用高斯热源和单向耦合方式,建立细长活塞杆超高速激光熔覆的热-结构耦合仿真分析模型,探讨活塞杆在不同功率和扫描速度下瞬态温度和应力分布的演化过程。构建超高速激光熔覆细长活塞杆变形的试验测试方案,提出9组激光熔覆工况参数,并将试验测试结果与有限元仿真进行对比。结果在激光功率相同时,熔池形貌随扫描速度的增大而发生变化,其等温线呈现彗星状,活塞杆表面上的温度变化曲线要经历3个峰值,然后冷却至室温,最后趋于稳定。熔池区域的等效应力值最大,且会随激光光源的轴向移动而发生演化,而涂层与基体结合界面处的等效应力在极短时间内会经历先升后降的多次循环,然后趋于稳定。沿活塞杆轴向的等效应力呈现两端高、中间低且顶尖端最大的趋势,等效应力值均随激光功率的增加而增大,其应力差值与活塞杆的变形量相对应。当功率为3500 W、扫描速度为25 m/min时,应力差值最小,且变形量也最小。结论热应力是引起活塞杆轴向应力分布变化的主要影响因素,轴向等效应力的差值决定着活塞杆变形量的大小,所得结论可为细长轴类零件表面处理的超高速激光熔覆工艺参数选取提供指导。

高速激光熔覆FeCoCrNiMn高熵合金熔覆层组织及耐磨性研究

采用高速激光熔覆技术在201不锈钢表面制备了FeCoCrNiMn高熵合金熔覆层,研究了FeCoCrNiMn高熵合金熔覆层显微组织、相分布、显微硬度及干滑动磨损性能。结果表明,FeCoCrNiMn高熵合金熔覆层由单一的FCC固溶体组成,熔覆层未产生明显裂纹等缺陷,并与基体形成了良好的冶金结合。FeCoCrNiMn高熵合金熔覆层的显微硬度(439±2.1)HV,约为201不锈钢基体显微硬度的2倍。涂层的强化机制主要为细晶强化和固溶强化。高速激光熔覆技术制备的FeCoCrNiMn高熵合金熔覆层具有良好的耐磨性,平均摩擦因数为0.246,比磨损率2.59×10^(-6)mm^(3)/(N·m),磨损机理为黏着磨损和磨粒磨损,其耐磨性明显优于201不锈钢基体。采用高速激光熔覆技术制备的FeCoCrNiMn高熵合金熔覆层可显著提升机床部件的表面硬度、耐磨损性能和服役寿命。

超高速激光熔覆技术及其耐磨蚀涂层材料研究进展

超高速激光熔覆技术是一种新型的表面涂层制备技术,可用于制备具有冶金结合的致密金属防护涂层。与传统熔覆工艺相比,超高速激光熔覆的加工效率高、涂层稀释率低,且涂层内部晶粒组织明显细化,可表现出更加优异的防护性能,在工业生产中具有广阔的应用前景。介绍了超高速激光熔覆技术的原理与加工特点,分析了国内外超高速激光熔覆设备的发展现状,综述了超高速激光熔覆涂层材料的研究进展,讨论了当前超高速激光熔覆涂层发展的主要问题,并展望了超高速激光熔覆技术及其涂层材料的发展趋势。

超高速激光熔覆技术的最新研究进展:关键技术特点及优势,设备研发及其技术参数

超高速激光熔覆技术是近年新开发的表面涂层技术,本质是通过改变粉末的熔化位置,使粉末在工件上方与激光交汇发生熔化,随之均匀涂覆在工件表面,从而具有优质高效、绿色低成本、高质量和高适应性、低热输入和低激光功率、低稀释率和高性能等特点。首先,简要介绍了超高速激光熔覆关键技术特点及技术优势、国内外超高速激光熔覆装备发展现状;其次,结合最新研究成果重点阐述了影响超高速激光熔覆制备的涂层最终组织结构与性能的关键技术参数(所采用的熔覆材料、激光功率、搭接率、光斑直径、熔覆速度、送粉量和送粉压力等);最后,详细介绍了超高速激光熔覆制备的涂层质量检测参数,包括熔覆层厚度、结合强度、孔隙率、稀释率、表面粗糙度、硬度、耐磨性和耐腐蚀性等熔覆效果。通过综述超高速激光熔覆技术的特点、优势以及关键技术参数,以期为超高速激光熔覆技术的进一步改进与提升、设备研制等方面取得更多进展提供借鉴和指导。

高速激光熔覆马氏体不锈钢涂层与电镀层性能对比与研究

为对比研究不同液压缸服役工况下高速激光熔覆涂层替代电镀硬铬层的可行性,分别制备了马氏体不锈钢熔覆层XG-1、XG-2和电镀硬铬涂层,开展了三种涂层组织、硬度、腐蚀性能及模拟不同工况(划伤磨损、干砂摩擦磨损、滑动摩擦磨损)下磨损性能测试,探讨了涂层失效行为及其应用工况。结果表明:XG-1、XG-2涂层微观组织致密且均匀,平均显微硬度为720.5 HV、653 HV;电镀硬铬涂层分布孔隙和裂纹等缺陷,自腐蚀电流密度为10.45μA/cm^(2),耐腐蚀性能最差;三种磨损形式下电镀硬铬涂层均发生了开裂及剥落,高速激光熔覆涂层表现出更优异的耐磨性能,适用于活塞杆易拉伤、外界富集硬质颗粒污染物、大侧向载荷等液压缸服役工况。

粉末流量对铝合金表面高速激光熔覆铁基熔覆层性能的影响

为了改善铝合金表面的耐摩擦磨损性能,研究采用高速激光熔覆工艺在ADC12压铸铝合金表面制备马氏体不锈钢耐磨熔覆层。研究了粉末流量对熔覆层表面粗糙度、厚度、硬度的影响,分析了熔覆层和基体交界区域的微观形貌,对比了马氏体熔覆层和ADC12铝合金、铸铁HT250的摩擦磨损性能。结果表明:粉末流量对熔覆层厚度和表面质量有较明显的影响,熔覆层和基体交界处并不完全为光滑形貌,存在回旋状不规则结构和微观孔隙。在本文的摩擦磨损试验条件下,马氏体不锈钢熔覆层体积损失仅为铝合金的23.1%,为铸铁HT250的60.0%。这说明马氏体不锈钢熔覆层在该条件下耐磨损性能明显优于基体ADC12铝合金,且优于对比的缸套材料铸铁HT250,有较好的耐摩擦磨损性。

超高速激光熔覆FeAl-TiB_(2)复合涂层的摩擦磨损性能研究

为了提高FeAl基复合涂层在高温(600℃)下的摩擦磨损性能,以Fe粉末、Al粉末和TiB_(2)粉末为原始粉末,采用超高速激光熔覆工艺在32Cr3Mo1V钢表面原位制备了不同TiB_(2)质量分数的FeAl-TiB_(2)复合涂层。研究了复合涂层的相组成、组织和磨损机理。结果表明:原位合成的复合涂层与基体之间形成了良好的冶金结合,随着TiB_(2)质量分数的增加涂层表面更加致密,重熔的TiB_(2)以网格状的形式分布在复合涂层表面。TiB_(2)增强相能够承受摩擦过程中的压应力与剪切力,有效提升了复合涂层的耐磨性能。当TiB_(2)质量分数为10%时复合涂层的摩擦系数和磨损率最低,耐磨性能最佳。随着TiB_(2)质量分数的上升,磨损方式已由塑性变形逐步向磨粒磨损转变,同时伴随着氧化磨损。

基于高速激光熔覆技术的Ni-Co合金涂层组织性能及耐磨性研究

利用高速激光熔覆技术,在C422钢表面制备Ni-Co基合金强化涂层,以提高其耐磨性和抗拉毛能力,从而延长蒸汽轮机阀杆的服役寿命。通过调整激光功率、扫描速度、搭接率和送粉速度等工艺参数,在C422钢材表面制备了不同组织的Ni-Co基合金强化涂层。采用金相观察、XRD检测、显微硬度测试和摩擦磨损试验等方法,对涂层的微观组织、物相组成、硬度和耐磨性进行了表征,以解明蒸汽轮机零部件表面磨损和失效的一般规律。结果表明,Ni-Co基高速激光熔覆层的物相成分主要为γ-Co固溶体、(Cr-Fe)7C3硬质碳化物及Ni4W金属间化合物等。熔覆层微观组织为网状超细共晶组织,晶粒细小且排列紧密。涂层显微硬度较基体有明显增高;涂层耐磨性较基体有较大提升。进一步研究表明,在合适的功率等其他条件下Ni-Co基合金高速激光熔覆层能够提高基体表面的硬度以及耐磨损性能;扫描速度对于涂层组织性能的影响较大,扫描速度提升时组织发生固溶强化、细晶强化和硬质化合物产生的弥散硬化共同作用导致了耐磨性提高,为机械零件磨损失效的问题提供解决方法和理论依据。

超高速激光熔覆Ni-cBN/(NiCoCr)_(94)Al_(3)Ti_(3)涂层的组织及性能

钛合金性能优越,但表面耐磨性差制约了其应用和发展。为了克服钛合金耐磨性差的缺点,采用超高速激光熔覆技术在TC11基体上制备(NiCoCr)_(94)Al_(3)Ti_(3)涂层并加入Ni包覆cBN颗粒,借助cBN颗粒的高硬度特性制备耐磨涂层。采用X射线衍射仪分析涂层物相,采用扫描电子显微镜(SEM)与能量分散谱仪(EDS)分析涂层组织,借助维式显微硬度计研究涂层截面硬度分布规律,利用摩擦磨损试验机测试涂层的耐磨性能。研究结果表明,Ni包覆cBN颗粒的加入会促进(NiCoCr)_(94)Al_(3)Ti_(3)涂层中Cr元素的偏聚,使富Cr相组织长大。当Ni包覆cBN颗粒的含量在5~15 wt.%时,涂层组织逐渐致密,涂层的硬度随Ni包覆cBN含量的增多而升高,但Ni包覆cBN颗粒含量到达20 wt.%时,涂层致密性降低,涂层的硬度也随之降低。涂层的摩擦因数随Ni包覆cBN含量的增加而升高,耐磨性也随含量的增多而增强。15 wt.%Ni包覆cBN涂层的综合性能最佳,硬度达到1024 HV_(0.5),摩擦因数为0.534,磨损体积0.017 mm3,涂层耐磨性是未添加Ni包覆cBN颗粒涂层的2.8倍。Ni包覆cBN颗粒的加入可以提升涂层的耐磨性,为cBN在耐磨涂层的研究及应用提供参考和借鉴。

铸轧辊套超高速激光熔覆表面修复工艺研究

采用超高速激光熔覆在32Cr3Mo1V铸轧辊辊套表面制备了钴基合金层。采用单因素法分析了激光功率、熔覆速率、送粉速率对熔覆层成形质量的影响。结合铸轧辊套实际使用工况确定以熔覆层的厚度以及显微硬度作为考察对象,利用正交试验确定最优工艺参数,并借助扫描电镜对优选参数制备的熔覆层进行分析。结果表明,在一定参数范围内,熔覆层的厚度随送粉速率的增大而增大,随熔覆速率的增大而减小,并且与激光功率无明显相关性。优选的工艺参数为:激光功率2500 W、熔覆速率15 m/min和送粉速率30 g/min。该工艺制备的熔覆层显微组织非常均匀细小,存在明显的拱接分层现象,熔覆层底部和中部区域多为垂直于熔覆层/基体界面熔合线或搭接熔合线生长的柱状晶,生长方向具有高度的一致性,熔覆层顶部区域枝晶的生长方向相对紊乱,熔覆层的显微硬度显著高于基体,有利于提高铸轧辊辊套的耐磨性。

热处理对超高速激光熔覆制备TiC/IN625涂层组织与耐腐蚀性的影响

采用EHLA技术在45钢基材上制备TiC/IN625纳米复合涂层。分析不同热处理温度(800,1000℃和1200℃)对TiC/IN625涂层微观组织、表面形貌、残余应力和耐腐蚀性的影响。结果表明:随着热处理温度的提升,涂层偏析现象得到缓解。较HT0和HT800涂层,HT1000涂层中的Ti元素分布更加均匀。HT0涂层中的部分Laves相在HT1000涂层中开始溶解,释放出Nb元素,与C元素和Ti元素重新结合生成MC(M=Nb,Ti)碳化物。HT1200涂层表面微观组织中大尺寸的碳化物溶解,Ti元素和Ni等其他元素分布更加均匀,并向枝晶间区域扩散。HT0涂层表面残余应力主要表现为残余拉应力,其最大值为362 MPa。电化学腐蚀实验表明,开路电位由HT0涂层的-0.139 V提高到HT1200涂层的-0.132 V。HT800,HT1000,HT1200涂层的电荷转移电阻(R_(ct))比HT0涂层更大,相较于HT0涂层的4.785×10^(5)Ω·cm^(2)分别提高了46.2%,31.2%和64.3%。

高速激光熔覆液压立柱表面耐磨耐蚀Fe基非晶涂层制备工艺研究

为提高煤矿液压立柱在极端工况条件下的服役寿命,在液压立柱常用材料27SiMn钢表面利用高速激光熔覆技术制备了Fe基非晶涂层,并对其显微组织、硬度和耐磨耐蚀性能进行了研究。结果表明,涂层底部存在严重的晶化转变现象,但中部和顶部存在大面积非晶相组织。涂层的显微硬度能够达到1 200 HV,是基材的5倍以上;磨损率为2.14×10~(-4)mg/N·m,较基材减少了5.9×10~(-5)mg/N·m,具有优异的耐磨损性能;涂层的Ecoor和Icoor分别为-0.57 V和8.41μA/cm~2,耐腐蚀性能较基材有明显提升。研究结果为提高液压立柱耐磨耐蚀性能提供了方法与思路。

超高速激光熔覆技术研究现状及发展展望

作为电镀和热喷涂的替代技术,超高速激光熔覆技术自问世以来备受瞩目。通过与常规激光熔覆技术对比,阐明超高速激光熔覆的技术原理;与电镀、热喷涂、常规激光熔覆等技术对比,分析其技术特点和优势。从设备、材料、工艺、组织和应用等方面综述超高速激光熔覆技术的研究现状,分析该技术的不足,并对其研究及应用发展提出建议。

高速激光熔覆技术在油缸制造和修复中的应用

油缸广泛应用于各类机床设备、工程机械等领域,油缸缸筒内壁以及活塞杆表面锈蚀、磨损是油缸失效的主要因素。为了提高油缸缸筒、活塞杆使用寿命,文章通过大量油缸表面防腐工艺验证,综合各类防腐工艺的加工成本、效率、过程控制以及防腐效果,最后得出采用激光熔覆防腐工艺是最具性价比且可以最大程度提高油缸使用寿命的方法。文章主要从高速激光熔覆特点、工艺要求、熔覆设备、熔覆粉末等方面介绍了高速激光熔覆技术在油缸制造和修复中的应用。

超高速激光熔覆技术研究现状及其发展方向

超高速激光熔覆技术是近年新开发的表面涂层技术,通过调整激光、粉材和熔池的相对位置,优化了粉体的熔凝形式和能量吸收比例,从而提高了材料沉积速度,获得高效、无缺陷、高结合强度、低稀释率的熔覆涂层,相比于硬铬电镀、热喷涂、传统激光熔覆和堆焊有其独特优势。详细介绍了超高速激光熔覆的技术特点与典型优势;综述了该技术国内外的工艺、组织、性能和数值仿真等研究现状和工业应用情况;基于目前研发的进展,展望了该技术后续的拓展和发展前景;同时指出了目前涂层构件力学基础研究欠缺造成技术应用推广受阻等不足之处。

铸轧辊套表面超高速激光熔覆钴基熔覆层高温耐磨性能

为了提高铸轧辊辊套的使用寿命,采用超高速激光熔覆技术在32Cr3Mo1V铸轧辊辊套表面制备了钴基熔覆层.分析了熔覆层的表面形貌、显微组织及高温摩擦磨损性能,并与优选常规激光熔覆层进行了对比.结果表明,优选的超高速以及常规激光熔覆层均表面平整,与基体结合良好,无明显裂纹、气孔等缺陷.超高速激光熔覆层显微组织非常均匀细小,枝晶轴间距极小,很大程度上抑制了枝晶偏析的范围,使得熔覆层的元素分布更加均匀.在700℃高温摩擦磨损试验中,超高速激光熔覆层产生的氧化物磨屑更小,更容易发生团聚效应,有利于釉质层的形成,熔覆层变形量更小,对釉质层进行了有效支撑,出现大面积具有减摩耐磨作用的釉质层,表现出优异的耐高温摩擦磨损性能.

激光重熔对高速激光熔覆Ni625合金涂层组织和耐蚀性的影响

利用高速激光熔覆在2Cr13钢基体表面制备了Ni625合金涂层,并对涂层进行了激光重熔处理。采用粗糙度仪、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线残余应力仪、电化学工作站及盐雾试验等分析了激光重熔前后涂层的宏观形貌、微观组织、残余应力及耐蚀性能。结果表明:激光重熔后,涂层表面粗糙度降低到1.76μm,降幅达86%,熔覆层更趋致密且表面平整度提升明显;激光重熔后涂层近表面区域的树枝晶间距减小,晶粒明显细化,重熔后熔覆层中的物相不变,主要由γ-(Ni,Fe)韧性相、Cr_(2)Ni_(3)相及少量M_(23)C_(6)硬质相构成;重熔前后涂层表面均为压应力,重熔态涂层表面的残余压应力水平略有下降;重熔态涂层的自腐蚀电位比基体提高约0.243 V,比熔覆态涂层提高约0.121 V;基体、重熔前后涂层试样的容抗弧半径和阻抗模值依次增大;经过96 h盐雾腐蚀试验后,重熔态涂层的质量损失率与基体和熔覆态涂层相比分别降低了94.1%和66.8%;分析认为重熔态Ni625涂层耐蚀性的提高归因于激光重熔处理后涂层表面致密性的增加和晶粒的细化。