激光熔覆制备高硬耐磨涂层的研究综述

高硬耐磨涂层指与基体间呈冶金结合,具有很强的局部抵抗压入能力及抵抗机械磨损能力的薄层。激光熔覆技术是一种新型、绿色、高效的表面处理技术,具有冷却速度快、稀释率小、热变形小、厚度可控等优点,在交通、矿山、石化、冶金等高端制造装备领域具有广阔的应用前景。从粉末设计、激光熔覆工艺、统计计算与仿真模拟、激光熔覆辅助技术等4个方面,综述了激光熔覆技术制备高硬耐磨涂层的研究进展。在粉末设计方面,以涂层优化结果为导向,综述了第二相强化型、细晶强化型、组织结构优化型及其他类型设计在制备高硬耐磨涂层方面的研究。在激光熔覆工艺方面,介绍了熔覆过程中工艺参数对涂层性能及质量的影响及作用机理,并提出了合理的优化建议。在统计计算和仿真模拟方面,概述了统计计算与仿真模拟在涂层制备、熔覆工艺优化、涂层组织性能优化及熔覆理论研究中的作用。在激光熔覆辅助技术方面,概述了声场、电场、磁场、热场、机械场及光谱检测等辅助技术,并介绍了辅助技术对调控涂层微观组织及性能的影响和作用机制。最后对激光熔覆制备高硬耐磨涂层及相关技术的研究进行了展望。

锌铬膜涂料用微细Zn片的制备及研究

介绍了锌铬膜涂料 (达克罗 )的主要成分 ,发展过程及应用前景。通过湿式轧制法制备工艺研究 ,制备了符合锌铬膜涂料技术要求的微细Zn片 ,发现了最佳制备工艺参数并分析了其成片机理。试验结果显示 ,由轧制法而获得的锌片的形状规整 。

铝合金表面高耐磨自润滑硬质阳极氧化膜的制备

以硫酸、草酸、氨基磺酸为基础电解液,分别添加0,5,15和25mL/L的PTFE乳液,在2024铝合金表面制备了PTFE复合硬质Al2O3氧化膜.利用扫描电镜、硬度计和摩擦磨损试验机等手段,对制备氧化膜的组织结构与性能及其复合机理进行了研究.结果表明:随着PTFE添加量的增加,氧化膜的厚度由没有添加PTFE样品的42μm增加到了51μm;硬度呈现先增加后降低的趋势,硬度最高为417HV.当PTFE乳液的添加量为25mL/L时,磨损时的失重量为7mg,是没有添加PTFE颗粒样品的三分之一.磨损时复合在氧化膜中的PTFE与对摩擦件接触时可形成润滑膜层,在保持高硬度的同时降低了摩擦系数,提高了膜的耐磨和自润滑性能.

EIGA法制备激光3D打印用TC4合金粉末

采用电极感应熔炼气雾化法(EIGA)制备激光3D打印用TC4合金粉末,研究了雾化气压对粉末收得率、粒径、粉末形貌、松装密度、流动性及空心球率等特征的影响.结果表明:随着雾化气压的增加,粉末收得率、球形度增加,而粉末平均粒径减小.雾化气压为6.0MPa时,粉末收得率超过50%,平均粒径小于100μm,松装密度为2.950 g/cm^3,流动性为2.242 g/s,空心球率低于3%.雾化气压为7.0 MPa时,非球形缺陷粉末和空心球率增加.对比雾化气压为6.0 MPa制备的不同粒径粉末,以及激光3D打印后的拉伸曲线与断口形貌,发现50~100μm粉末打印TC4合金的抗拉强度达907.7 MPa,延伸率最大达15.3%,具有良好的强韧性.

新型铜基自润滑材料的制备

实验设计以Cu—Ni—sn—Pb雾化合金粉末为基体，添加钨、纳米Al2O3强化相，以二硫化钼和1．5％，2．0％，2．5％，3％，4％不同质量分数石墨作为固体润滑相组成新的复合材料体系，利用粉末冶金技术制备一种新型铜基自润滑材料．应用数码显微镜、x射线衍射和显微硬度仪等分析技术，对实验样品的制备工艺、组织结构和性能进行了研究．结果表明：优化的烧结工艺为温度880～900℃，烧结时间3h；随着石墨增加使得样品的硬度和强度降低；2％石墨铜基自润滑材料的密度为6．41g／cm^3，硬度为38HV，可以初步满足低速运转条件下机械自润滑零件的应用．

纳米SiC增强铝合金表面阳极氧化膜的组织与性能

以硫酸、草酸、氨基磺酸为基础电解液,分别添加3,8,12,15 g/L的纳米SiC颗粒,利用直流氧化电源在优化的复合共沉积工艺参数下,在2024铝合金表面制备纳米SiC增强的硬质阳极氧化膜.结果表明:纳米SiC颗粒弥散分布在阳极氧化膜中,形成了纳米颗粒增强的硬质Al2O3氧化膜组织结构;随着纳米SiC添加量的增加,膜的厚度由没有添加纳米SiC颗粒的42μm增加到了48μm;当SiC的添加量为12 g/L时,氧化膜的硬度最高而磨耗最低,硬度由没有添加纳米颗粒样品的400 HV左右提高到了440 HV,磨损量由25 mg降到8 mg;纳米SiC在阳极氧化过程中,通过机械夹杂、吸附作用等形式进入膜层和孔隙,从而改变了膜层的组织结构,提高了氧化膜的硬度,使氧化膜的耐磨性能提高.

激光晶化制备Fe基纳米软磁材料的研究进展

综述了激光非晶晶化制备Fe基纳米软磁材料的国内外研究进展和现状。介绍了Fe基纳米软磁材料的双相组织结构和性能特征及应用领域;对比分析了传统退火晶化和激光晶化制备技术的优缺点;阐述了研究激光纳米晶化技术的重要意义和理论价值。提出了激光晶化技术制备Fe基纳米软磁材料需要重点系统研究的课题和方向。

铜合金表面激光诱导原位反应制备颗粒增强Co基复合合金涂层

以含有定量纳米Al粉的Co基新型合金为涂层的原材料,在Cu-Cr合金表面利用Nd:YAG固体激光器诱导原位反应制备陶瓷相增强Co基复合涂层。采用金相显微镜、扫描电镜和显微硬度等分析技术,对所制备样品涂层的结构和形成机制进行了研究。结果表明:通过激光诱导原位反应,在铜合金表面制备出了组织细小、界面呈冶金结合的陶瓷相增强Co基涂层;涂层的显微硬度由基体表面显微硬度HV87提高到HV426;纳米Al粉的加入为激光诱导原位反应制备Co基涂层提供内部热源,弥补了铜合金基体因导热快而带来的能量损失,充分诱导涂层内的物质发生化学反应,有利于Co基复合涂层的形成;涂层中原位生成的陶瓷相直径小于2.0μm,弥散分布在涂层中起到骨骼强化作用。

LC4表面纳米SiC和PTFE双颗粒复合阳极氧化膜的制备

以250 g/L硫酸+15 g/L草酸为基础电解液,通过添加2 g/L表面改性的纳米SiC颗粒和15 ml/L PTFE乳液,组成双颗粒复合阳极氧化电解液,利用脉冲电源在LC4铝合金表面制备双颗粒复合的阳极氧化膜.结果表明:在脉冲电源频率80 Hz、占空比80%、电流密度3 A/dm2、温度0℃、氧化时间40 min等条件下,在LC4铝合金表面成功制备出厚度为20μm,硬度为4 340 MPa的双颗粒复合的Al2O3-SiC-PTFE阳极氧化膜;复合氧化膜结构中存在着大量的微米级的孔隙缺陷为复合沉积双颗粒提供了复合场所,形成了具有纳米SiC颗粒增强膜的硬度和PTFE颗粒增强膜的自润滑性能的双颗粒复合氧化膜.

高石墨铜基复合自润滑材料的组织结构与性能

以Cu-Ni粉末为基体,添加定量的W,SiC,Y2O3和MoS2相,以粉末冶金方法制备石墨质量分数分别为3%,3.5%,4%,4.5%和5%的高石墨含量铜基复合自润滑材料.利用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、共聚焦成像仪和摩擦试验机对样品的组织结构和性能进行分析.结果表明:材料的最佳烧结温度为910℃,烧结时间为4 h;材料的组织由铜的α固溶体,Cu0.8Ni0.19,WMoS2,SiC和石墨等组成.力学性能随着石墨含量的增加而降低,但自润滑效果比较好.在保证材料基体具有高力学性能的基础上,提高材料中固体润滑相的含量,是制备高耐磨自润滑材料的关键因素.

铜合金表面激光诱导原位反应制备Ni基合金涂层

采用含有定量纳米铝粉的Ni基新合金粉为涂层原材料,利用激光诱导原位反应在Cu-Cr合金表面制备陶瓷相增强Ni基合金涂层.研究了样品涂层的结构和机理.结果表明:在优化的激光诱导原位制备工艺参数条件下,涂层与铜基体之间形成了由涂层元素和基体元素组成且晶粒细小的结合界面结构;纳米铝粉能够提供更多能量促进铜合金表面涂层的形成;涂层中原位生成了直径小于10μm的陶瓷颗粒增强的复合涂层组织结构;涂层成分中纳米铝粉和稀土氧化物的加入,减少了裂纹和孔洞缺陷的形成;表面涂层的平均显微硬度由铜合金基体表面的85 HV提高到了340 HV.

铁纳米颗粒的脉冲激光气相蒸发-液相合成研究

采用激光气相蒸发-液相收集新方法合成纳米Fe颗粒,主要利用扫描电镜、透射电镜和振动样品磁强计等分析方法对纳米颗粒的形貌、大小、磁性及合成机理进行了分析.结果表明：以45#钢为靶材、20%乙二醇＋80%乙醇为液相收集体系和N2为载气,在激光能量密度为42 J/mm2、脉宽3 ms、频率10 Hz和N2流量为0.5 L/min的条件下,成功制备出了Fe纳米颗粒;颗粒呈球形且呈链状连接趋势,主要粒径在20~30nm之间;纳米铁颗粒矫顽力为523 Oe,饱和磁化强度为45 emu/g;脉冲激光诱导45#钢靶材产生含Fe成分的等离子体,在气相中均匀成核,并发生一定程度的长大,然后在载气N2的带动下进入液相中进一步生长为纳米颗粒,液相中的乙二醇起到了原位分散纳米颗粒的作用.

脉冲激光液相沉积法制备纳米石墨

利用YAG脉冲激光辐射水溶液中的石墨靶制备纳米石墨,研究了制备纳米石墨的工艺与技术,并初步探讨了制备纳米石墨材料的微观机理·用透射电镜和图像分析仪对制备的纳米石墨进行了形貌、结构和粒度分析·研究结果表明:利用脉冲激光幅射在水溶液中石墨靶材,在一定工艺条件下制备出了分散性较好的纳米晶石墨,纳米石墨呈球状,由非晶和部分晶化了的组织组成,平均粒径为35nm,其粒径多为20～50nm;脉冲激光能量和水溶液体系的能量交换等对制备纳米石墨起主要作用·

激光辐照丙酮溶液中固体靶制备纳米碳粉

用激光液相法制备出纳米碳粉。脉冲激光辐射靶材表面生成碳的高能等离子体团,等离子体团与丙酮溶液中的液相体系发生能量交换形成了纳米碳颗粒。用团簇成核的经典理论分析了形成纳米碳颗粒的机理。制备出的纳米碳粉大部分呈球状,少部分呈枝状形貌,为非晶或多晶态组织结构,粒径分布为20～80nm;纳米碳的颗粒大小和微观结构主要与反应温度和激光工艺参数有关。

硝酸银溶液中Zn置换微细Ag粒子的激光辐照银制备法

研究脉冲激光辐照对锌粉置换硝酸银溶液制备银的影响,并用激光辅助合成微细银粒子·添加了激光能量后,激光束能打碎Ag包裹Zn形成的复合粒子,进一步促进置换反应的进行·同时脉冲激光作为热源,可以促使AgNO3发生光热分解反应,产生微小的银粒子,从而提高了Ag的析出率·制备的产物用SEM及能量散射谱仪EDS分析鉴别·由SEM图及能量散射谱EDS图可以看出,经激光辐照与未经激光辐照而制备的两种银粒子的形貌并不相同,添加激光能量后制备的银粒子优于未添加激光制备的银粒子·

45#钢表面Ni-P-nano-SiC复合化学镀层的制备

在优化设计的化学镀基础镀液中通过添加不同含量的纳米SiC颗粒,研究在45#钢表面制备具有纳米SiC颗粒增强的复合镀层及形成机理.利用SEM,XRD和显微硬度计等方法对实验样品的组织结构、形貌、显微硬度及其镀层形成机理进行了研究,结果表明:实验制备的Ni-P,Ni-P-SiC镀层镀态时硬度分别为572 HV,649 HV,热处理后其表面硬度在400℃时达到最大值1 045 HV和1 341 HV.纳米SiC颗粒在镀液中不参与化学反应,只是与化学反应所产生的Ni和P共同沉积在镀层中起到了复合强化的作用.Ni-P-nano-SiC镀层的生长机理是按层状方式生长,生长方向垂直于钢基体表面.纳米SiC提高了复合化学镀层的生长速度,促进了复合镀层以较薄的分层方式生长.

稀土Ce原子对纯Fe作用的穆斯堡尔谱研究

对含不同Ｃｅ量（０．００２％，０．０１５％，０．０１８％，０．０２０％，０．０４０％，０．０５１％，０．０９２％）的纯Ｆｅ试样和α－Ｆｅ标样进行了室温穆斯堡尔谱测量，经计算机解谱后，应用Ｍ·Ｓ理论分析了稀土元素Ｃｅ与Ｆｅ原子之间的交互作用。重点分析了稀土Ｃｅ原子对Ｆｅ原子核外电子密度和电场梯度的影响，根据穆斯堡尔参数化学位移（ＩＳ）和四极矩分离（ＱＳ）的变化，探讨了Ｃｅ原子在纯Ｆｅ中的存在状态和对Ｆｅ原子核的作用结果。

Ag-SiO_2纳米复合颗粒的脉冲激光控制合成

分别以质量分数为0%,3%,20%微米尺寸的SiO2粉末与微米尺寸的Ag粉末形成混合靶材,利用脉冲激光气相蒸发-液相收集控制合成Ag及Ag-SiO2纳米复合颗粒.采用透射电镜、X光衍射、红外光谱等分析技术,对制备样品的形貌、组织结构及其合成机理等进行了研究.结果表明,制备的Ag-SiO2纳米复合颗粒外观呈球形,主要粒径在15~25 nm范围,Ag-SiO2纳米复合颗粒具有比单相Ag颗粒更好的分散性;Ag-SiO2纳米复合颗粒呈混合复合结构,随着SiO2含量的增加纳米复合颗粒的光谱吸收峰出现了蓝移现象,SiO2复合具有调节纳米Ag颗粒光学性能的功能;液相中的乙二醇起到了原位分散纳米复合颗粒的作用.

稀土在钢铁中的作用与机理研究

综述了稀土在钢铁中的应用发展和主要作用规律，总结了机理研究结论，分析了稀土对钢铁作用的特点，提出了今后的研究和发展方向。

球磨和辊轧法制备微细锌片的机理研究

为了获得金属锌的片状颗粒 ,使之形状与尺寸范围符合水性涂料的原料要求 ,采用湿式球磨和辊轧法制备技术制备出了微细Zn片 ,对比研究了两种工艺条件下的成片过程。用扫描电镜和图象分析仪研究了Zn片的形貌、尺寸和片径分布 ,实验结果显示 。