激光熔覆高熵合金涂层组织结构及强化机理研究进展

激光熔覆作为一种绿色、高效的表面处理技术,能够快速制备组织致密、晶粒细小,与基体呈高强度冶金结合的涂层,是近年来高熵合金领域的研究热点之一。概述了现有高熵合金涂层材料体系和制备方法,重点讨论了激光熔覆CoCrFeNi-M典型过渡族高熵合金涂层的组织结构,及其耐磨、耐蚀、抗高温氧化等性能,并归纳了涂层的强化机制和方法。CoCrFeNi-M系合金涂层主要呈现FCC固溶体结构,综合力学性能普遍较好,通过合金体系调控,在细晶强化、固溶强化、第二相强化等作用下,能够获得硬度、耐磨性、耐蚀性等性能的进一步提升。同时,概述了激光熔覆难熔高熵合金涂层的组织结构,耐磨、耐蚀、抗高温氧化性能及性能强化机制,该体系合金涂层主要呈现BCC固溶体结构,硬度较高但室温韧性普遍不足,具有较好的高温强度,在高温领域具有较好的应用前景,但抗高温氧化性能普遍不足,仍需通过合金体系优化进一步提升。此外,总结了基于激光熔覆技术开展的高熵合金涂层制备及研究中存在的问题和不足,并展望了未来的发展方向。

超高速线光斑激光熔覆不锈钢涂层显微结构及性能研究

目的设计超高速线光斑激光熔覆送粉喷嘴,在极高的熔覆效率和极低的搭接率下制备不锈钢熔覆涂层,对比研究圆光斑及线光斑下的熔覆涂层的微观组织结构及性能。方法基于送粉喷嘴流场及粉末粒子运动轨迹的模拟研究,设计超高速线光斑激光熔覆专用送粉喷嘴。在此基础上,以27Si Mn为基体,采用1mm×10 mm线光斑,在10%搭接率、熔覆效率4.5 m^(2)/h下,采用超高速线光斑激光熔覆FeCr合金薄涂层;作为对比,采用超高速圆形光斑(2 mm)激光在0.2 m^(2)/h熔覆效率下熔覆FeCr合金涂层。采用SEM、XRD对比分析线光斑/圆光斑涂层微观组织结构与涂层显微硬度。结果通收束角度为25°~27°的单流道送粉喷嘴可得到分布均匀、飞行速度适中的粉末束流。对比研究超高速线光斑及圆光斑激光熔覆涂层可知,相同扫描速度下2种光斑制备的涂层均较为致密,无裂纹与气孔,由熔覆层底部到熔覆层表面均呈现出平面晶—柱状晶—等轴晶的变化趋势,线光斑和圆光斑涂层硬度在700~800HV,线光斑下的熔覆层硬度分布更加均匀,表面粗糙度Ra可低至<4μm,搭接率可低至10%,熔覆效率可达4.5 m^(2)/h,远高于圆光斑激光下的熔覆效率。结论2种光斑模式下的涂层微观组织、相组成及硬度相当,但超高速线光斑激光熔覆层表面光洁度更高,表面粗糙度更低,熔覆效率可达圆光斑的20倍。

铜基体HVAF法喷涂WC-17Co涂层的组织性能研究

为了减少铸坯对结晶器铜板的磨损、提高铸坯表面质量,本研究采用超音速火焰喷涂法(HVAF)在铜板表面喷涂WC-17Co硬质合金涂层。微观结构测试表明,WC-17Co涂层与基体铜结合方式为机械物理结合,涂层平均孔隙率为0.53%,结构致密。耐磨测试表明,涂层显微硬度和耐磨性较铜基体和电镀涂层有明显改善,且具有良好的抗热震性能,导热性能优于电镀涂层。制备的涂层可满足结晶器工作环境的要求。