Fe─C─Si─B合金连续激光非晶化及非晶形成条件的研究

在珠光体球墨铸铁表面Fe－C－Si-B激光共晶合金化层上获得了占整个熔池面积的80％以上的白亮层.经透射电镜明场形貌和电子选区衍射证实白亮层为非晶组织激光非晶化时熔池底部晶态基体的外延生长是影响非晶化的最关键因素.外延生长的突然中断是实现非晶化的首要条件.外延生长的突然中断只有在共晶成分且成分均匀。

激光熔覆快速制造金属零件研究与发展

论述了激光快速直接制造的国内外研究和发展现状 ,介绍了激光快速制造金属零件的方法 ,重点说明了基于激光熔覆的快速制造技术和激光制造技术涉及的关键问题 :精密高质量同轴送粉熔覆系统、激光熔覆的工艺优化与稳定性和激光熔覆过程的检测与闭环控制。展示了激光熔覆快速制造的典型金属零件和应用领域。提出了激光熔覆制造进一步研究的方向。

Stellite 6+WC激光熔覆层微观组织的演变

采用双筒双路送粉法研究了WC含量(体积分数)分别为0%,9%,18%,27%,36%,45%,54%,72%和100%时 Stellite 6＋WC的激光熔覆,在E24低碳钢上熔覆的Stellite 6＋WC涂层微观组织演变中发现了两种明显不同的凝固特征,第一种凝固特征以先共晶枝晶和枝晶间共晶为主导．WC含量从 0-36%,加入的WC完全溶解,凝固组织包含α-Co,σ-CoCr和M7C3类碳化物,第二种凝固特征以各种块状、花状、蝴蝶状及星状析出物和基体为主导, WC含量从 45%-100%,大部分WC溶解,基体中最高W含量(质量分数)为26%左右．析出物中的最高W含量达 64. 6%,微观组织包含 WC,Co和各种Co-W-C/Fe-W-C复杂碳化物,激光熔覆纯WC时出现了许多内部含W约91%,外围含W约68%的特殊块状组织．可能是包晶反应冻结的产物。

FeCSiB合金连续激光非晶化的研究

以激光合金化得到的ＦｅＣＳｉＢ四元共晶层为基础，对连续激光非晶化进行了系统的实验研究，并从理论上论证了连续激光非晶化的凝固特征，探讨了连续激光非晶化的机制。

斯太立合金加WC激光熔覆

研究了用双筒送粉器分别输送Stellite 6和WC ,WC体积含量分别为 0 % ,9% ,18% ,2 7% ,36 % ,45 % ,5 4% ,72 %和 10 0 %的高功率CO2 激光熔覆特性及其演变。结果表明 ,当WC体积低于18%时 ,激光熔覆不出现裂纹。WC体积分数进一步增加 ,熔覆层平均硬度和裂纹率增加而高宽比减小。显微组织演变可分为两段 :WC体积从 0 %到 36 %为第一段 ,WC完全熔化并溶解 ,凝固组织主要由枝晶和枝晶间共晶组成 ,W含量分别为 9 6 8%和 2 1%。WC体积分数从 45 %到 10 0 %时为第二段 ,大部分WC熔化和溶解 ,显微组织主要由基体和沉淀于其中的W化合物组成 ,溶解于基体的最大W含量为 2 6 %左右。混合粉末中WC越多 ,W在W化合物中的含量也越多 ,其最高含量可达到6 4 5 5 %

合金表面连续激光非晶化的研究和进展

综述了目前国内外在连续激光非晶化方面的研究和发展。在分析现有文献的基础上指出：连续激光非晶化时材料的临界冷速ＲＬＣ大大高于常规法临界冷速Ｒｃ的现象归因于激光处理时同熔体成分相同的晶态基体的强烈外延生长和熔池中的非均匀成核。ＲＬｃ除同材料成分有关外，还同材料原始成分均匀性和晶粒大小有很大关系。提出了连续激光非晶化进一步研究的方向。

45kWCO_2激光器大面积CSiB+NiMoCo合金化研究

用45kWCO2激光器在XC38碳钢上激光合金化获得了表面光洁、无氧化和无裂纹缺陷的大面积合金化层。合金化区的微观组织由马氏体、残留奥氏体和多元共晶所组成,其硬度为61～65HRC。保护气体对于激光合金化结果有明显的影响。与氩气和氮气保护比较,氦气保护能产生最好的表面光洁度、最细化的微观组织(二次臂间距SAD,Ar∶N2∶He=1∶1∶06)、最高的冷却速率(Ar∶N2∶He=1∶11∶4)、最高的表面硬度(HV02,Ar∶N2∶He=1∶114∶115)、最多的合金元素溶解率(Ar∶N2∶He=1∶11∶15)。这些结果可以用3种气体的物理特性之间差别来很好解释。

超薄板材上Nd:YAG脉冲激光送粉熔覆研究

研究了为满足特定图案要求在超薄板材 ( 0 1～ 0 15mm)上进行Nd :YAG脉冲激光送粉精细熔覆过程中激光熔覆特性、侧向和同轴喷嘴送粉熔覆、基体的真空吸附夹紧和强迫制冷、熔覆层几何形貌、元素分布和微观组织特性等因素。得到了熔覆层高宽比为 0 88和 0 5。

定向凝固镍基高温合金上激光熔覆Inconel738的裂纹敏感性研究

针对定向凝固镍基高温合金叶片的强化与修复需求,研究了在定向凝固镍基高温合金基体上激光熔覆In conel738的裂纹敏感性问题。在定向凝固镍基高温合金基体上激光熔覆Inconel738合金对裂纹非常敏感,所产生的裂纹为热裂纹,由定向凝固基体晶界处引发并穿过界面向熔覆层发展;多层熔覆过程中熔覆层间也会产生热裂纹,热裂纹沿晶界纵向扩展。定向凝固高温合金基体晶界处的低熔共晶成为主要的裂纹源。严格控制激光熔覆过程中的热输入量可以显著降低裂纹敏感性。选择适当的熔覆工艺方法和参数可以在定向凝固镍基合金基体上形成良好冶金结合且无裂纹的基本保持定向凝固特性的熔覆层组织。

激光原位制备复合碳化物颗粒增强铁基复合涂层及其耐磨性的研究

通过在高碳当量铁基熔覆粉末中复合添加多种强碳化物形成元素,激光原位制备的颗粒增强铁基复合材料涂层具有颗粒析出密度大、尺、寸分布均匀的优点.通过在铁基熔覆粉末中单独添加Ti,复合添加Ti+Zr以及Ti+Zr+WC的方式,运用激光熔覆技术在中碳钢表面制备了颗粒增强铁基复合涂层.用X射线衍射仪、扫描电镜和透射镜等手段研究了涂层的显微组织、颗粒相结构及颗粒相与熔覆层基体相之间的界面.通过环块磨损实验,对比渗碳淬火工艺研究了颗粒增强涂层的耐磨性能,并对磨损机制进行了讨论.结果表明,涂层微观结构是典型的亚共晶介稳组织,原位合成的颗粒是一种复合碳化物,界面处结合牢固,激光原位制备复合碳化物颗粒增强铁基复合涂层具有优异的耐磨性能.

送粉式激光熔覆层质量与工艺参数之间的关系

系统地研究了Ni基合金自动送粉激光熔覆工艺参数对熔覆层稀释率的影响规律。为解释送粉速率和扫描速度对稀释率的影响 ,利用金相法检测了不同工艺条件下单道熔覆层的宏观参数 ,定量计算了LimL .C提出的单位质量熔覆材料的比能和单位时间实际输入的比能两个重要参数。利用单位质量熔覆材料的比能和单位时间实际输入的比能随工艺参数的变化规律 ,成功的解释了在激光参数一定的条件下稀释率随扫描速度的增加而减小 ,随送粉速率的增加而减小 ,为进一步研究熔覆层的凝固行为、显微组织与工艺参数的关系奠定了理论基础。

激光快速成型金属零件的新方法

简要介绍了两种用激光快速成型金属零件的新方法及其特点 ,指出了目前存在的问题和发展前景。

钒、钛对激光熔覆铁基原位生成颗粒增强复合涂层组织的影响

研究了加钒与复合添加钒、钛时激光熔覆制备的铁基原位生成颗粒增强复合涂层的组织特点。研究表明 ,在FeCSiB激光熔覆粉末中单独添加钒和复合添加钒、钛均能获得平均显微硬度为 (90 0～ 10 5 0 )HV0 2、且成形良好的熔覆层 ,熔覆层中原位生成的硬质颗粒面积分数随冷却速度的降低而提高。单独添加钒的熔覆层中增强颗粒分布与熔覆层显微硬度对冷却速度更为敏感。在相同冷却条件下 ,复合添加钒、钛的熔覆层中的增强颗粒的尺寸和面积分数以及先共晶奥氏体的数量显著高于单独添加钒的熔覆层 。

送粉式激光熔覆稀释率的分析模型及其影响因素

在分析送粉式激光熔覆过程中能量分配和粉末颗粒云对激光束衰减规律的基础上 ,通过建立能量平衡方程 ,推导出熔覆层稀释率与工艺参数、材料参数之间的定量关系表达式 ,系统分析了影响熔覆层稀释率的因素。结合相关的物理参数、工艺参数和金相检测的熔覆层宏观参数 ,用方程对稀释率进行了计算。与用金相法实际检测的稀释率相比 ,上述计算值虽高于实测值 ,但两者反映的规律是一致的 ,都客观地反映了激光熔覆工艺参数与工艺结果的关系 ,为熔覆工艺参数的优化、熔覆层质量的预测。

FeCrSiB合金激光熔敷中对流传质研究

在FeCrSiB合金激光熔敷层中观察到对流图案,研究了光束对称性、基材对熔层稀释等与对流之间的关系,发现了对流引起的宏观偏析,理想的激光熔敷应具有低稀释率(<5％)

激光原位制备颗粒增强铁基复合涂层中碳化物相的形貌分析

通过Zr+Ti,Ti+WC以及Zr+Ti+WC的复合添加,运用激光熔覆技术在中碳钢表面原位合成了颗粒增强铁基复合材料涂层,研究了复合碳化物颗粒相的形貌特征.结果表明,当Zr+Ti复合添加时,颗粒相具有包覆结构;当Ti+WC复合添加时,颗粒相易长大成花瓣状,具有层状结构;当Zr+Ti+WC复合添加时,若WC含量较低,颗粒相具有不规则多边形特征,随着WC含量的增加,颗粒相逐渐长大成花瓣状甚至粗大的树枝晶状.通过热力学计算,对复合碳化物的形成过程进行了讨论.

脱合金法制备纳米多孔金属的研究进展

纳米多孔金属具有独特的物理、化学、力学性能,具有极大的科学与工程应用潜力。脱合金法是制备此类材料的有效技术,是实现其应用的关键。本文概述了脱合金法制备纳米多孔金属的原理,并从脱合金法制备纳米多孔金属的材料体系、初始材料的制备工艺以及纳米多孔金属的性能三方面综述了脱合金法制备纳米多孔金属的研究进展。

激光超高温度梯度快速凝固条件下CuMn合金的组织演化规律

利用CWCO2 激光器对Cu 2 6 .6wt%Mn ,Cu 2 7.3wt%Mn和Cu 31.4wt %Mn三种不同成分的合金进行了一系列表面熔凝实验 ,并对这三种合金的组织形态选择规律进行了研究。实验结果表明 ,重熔区组织较基体组织大大细化 ;随着生长速度的增大 ,Cu 2 6 .6wt %Mn合金的组织由低速胞晶向枝晶、高速胞晶及完全无偏析固溶体转变。在所有凝固速度下Cu 2 7.3wt%Mn和Cu 31.4wt%Mn合金中没有枝晶组织出现 ,以全胞晶形式生长。三种合金达到绝对稳定的临界速度分别为 113 .3 ,2 12 .6和 2 6 0 .5mm/s ,与M

送粉激光熔覆合成制备WC/Ni硬质合金涂层及其耐磨性

借助同轴送粉法将W/C/Ni元素混合粉末送入熔池,利用激光熔池中热力学和动力学条件,在优化材料成分和激光熔覆工艺参数条件下可以直接反应合成出WC颗粒,形成以WC/Ni为主的复合涂层.熔覆层中含有WC,CW3,α-W2C,W2C,Fe6W6C,FeW3C,W3O,C等相.添加2wt%的Cr3C2可以细化涂层中的WC颗粒尺寸,颗粒平均尺寸为4～6μm,硬度值为85HRA左右.激光合成制备的WC/Ni硬质合金涂层的耐磨性尚不及YG8硬质合金的耐磨性,但比渗氮处理试块的耐磨性提高了7.9倍.激光直接合成硬质合金涂层的成本低,可在零件的任何部位原位合成,形状尺寸不受限制.

激光送粉熔覆WC/Co硬质合金的气孔问题

研究了激光送粉熔覆WC Co硬质合金的气孔问题。结果表明 ,激光熔覆WC Co形成气孔的倾向较大 ,细粉熔覆层的气孔率比粗粉高 ,多道叠加的气孔率比单道高。熔覆层组织为未熔化的WC颗粒、鱼骨状枝晶和Co固溶体基体。熔覆层含有WC、Co、FeW3C、Fe2 W ,CW3,Co3O4 等相。激光熔覆WC Co出现气孔的主要原因归结于高温熔池中的氧与碳反应形成CO或CO2 气体。在WC Co中添加一定量的金属还原剂Ti后 ,Ti能还原熔池中的氧化物 ,阻止O与C的化合 ,抑制CO或CO2 气体的生成 ,从而减少气孔率甚至消除气孔。加Ti后 ,熔覆层中的Co3O4 相消失而出现了Ti2 O和Co6 W6 C相。