高速激光熔覆铁基TY-1涂层工艺参数对微观形貌的影响

通过高速激光熔覆技术采用回形扫描路径方式在27SiMn钢表面制备铁基TY-1涂层,分析不同功率、送粉速度、搭接率耦合下熔池温度与熔覆层厚度以及微观形态之间的关系。利用ANSYS有限元分析软件模拟熔覆过程中的温度场,并在同等条件下进行高速激光熔覆试验,通过光学显微镜分析不同参数下涂层的微观形貌变化规律。结果表明,不同功率、送粉速度和搭接率下熔池温度范围为1403.1~2588.5℃,涂层厚度范围为50~244μm;涂层晶粒组织随不同参数下熔池温度的增大逐渐形成组织致密的等轴晶和少量柱状晶,当熔池温度达到2588.5℃时容易生成柱状晶或二次枝晶。对比分析出功率、送粉速度、搭接率分别为900 W、13 g/min、60%时,粉末能充分熔化,涂层表面平整,微观组织细密。

回字形扫描路径下高速激光熔覆数值模拟及实验研究

高速激光熔覆过程中的温度变化和扫描路径位置变换均对涂层组织与性能有较大影响。利用高速激光熔覆技术在27SiMn钢表面以回字形扫描路径制备了铁基TY-1涂层,对比分析了同一参数下回字形路径上的温度变化对涂层组织和性能的影响。利用ANSYS Workbench有限元分析软件模拟了高速激光熔覆过程,获得了回字形路径上不同位置处涂层的温度场分布规律,并通过微观组织和性能分析实验进一步分析了温度变化对涂层组织和性能的影响。结果表明:回字形扫描路径下由中心点向外的熔池最高温度分别为1890、1955、1998℃;不同位置处的涂层间温度相互影响,相较于回字形内部(距中心点1~19 mm)和中部(距中心点19~34 mm)处的涂层,外部(距中心点34~46 mm)涂层熔覆完成后在空气中冷却,没有后续熔覆道次对其施加温度上的影响,冷却速率相对较快,因而晶粒组织分布均匀,硬度和耐蚀性均较高。