机械振动辅助激光熔覆Fe-Cr-Si-B-C涂层的显微组织及界面分布形态

采用机械振动辅助激光熔覆复合改性新工艺,在45钢表面制备了单道Fe-Cr-Si-B-C合金涂层。借助X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和能量分散谱（EDS）分析了熔覆层的物相组成、微观结构和元素分布,通过HVS-1000型显微硬度计测试了熔覆层的显微硬度。结果表明,熔覆层主要由α-（Fe,Cr）固溶体、M7C3（M=Fe、Cr）碳化物、Fe2B硼化物和少量Fe0.9Si0.1组成。在机械振动辅助作用下,熔覆层结合界面组织由平面晶向带状和柱状晶转变,振幅为0.13-0.18mm时的晶粒细化效果最为明显;熔覆层中增强相形态随着频率的增加由短杆状向颗粒状、层状、条状转变,分布形态由杂乱分布向弥散分布和网状分布转变。相比未加机械振动的熔覆层,机械振动下的熔覆层中气孔、裂纹减少,显微硬度提高了约13.9%。这些结果显示熔覆层中显微组织形态及其分布主要受振幅和频率协同作用的影响。

40Cr刀具钢表面激光熔覆钴基碳化物复合涂层的组织与性能

以WC、Ti C、Co和Co50合金粉末为原料,通过设计不同的成分配比,在40Cr刀具钢表面激光熔覆了WC/Co、WC/Co50和WC-Ti C/Co50钴基碳化物复合涂层。借助XRD、OM、SEM和EDS等表征手段分析了粉末成分配比和激光熔覆工艺参数对刀具表面复合涂层物相结构、宏观形貌和微观组织的影响。结果表明,当激光功率为4.2 k W,扫描速度为350 mm/min时,制备的WC/Co50和WC-Ti C/Co50复合涂层表面形貌良好,平整连续且无宏观裂纹。硬度测试和摩擦磨损试验表明,复合涂层具有高的硬度和良好的耐磨性,最高显微硬度达到1211 HV0.2,最低磨损失重2.1 mg,分别为基材的3.03倍和34.4%。熔覆层中大量存在的WC、Ti C以及原位自生的W2C、Fe3W3C等碳化物增强相对提高复合涂层的硬度和耐磨性起到了主要作用。

机械振动作用下铁基涂层熔覆角的模型构建及其变化规律研究

采用机械振动辅助激光熔覆工艺在45钢表面制备了Fe55合金涂层,通过光学图像分析仪观察了熔覆层的几何形貌,结合Auto CAD软件标注了涂层高度、宽度和熔覆角等几何特征参数,探讨了激光比能、振幅、频率等工艺参数对涂层熔覆角的影响,借助响应面分析法提供的二阶多项式构建了能明确表征熔覆角与激光比能、振幅、频率之间隐式关系的函数模型。结果表明,机械振动作用下激光熔覆层的熔覆角大于无机械振动的涂层。在相同激光比能和振幅条件下,频率200 Hz比频率100 Hz的熔覆角大,且在振幅为0.10 mm时熔覆角最小。采用最小二乘法优化后的函数模型所计算的熔覆角优于现有几何模型计算值,更接近实际测量结果。

机械振动辅助激光熔覆铁基涂层的微结构特征及结合界面处的元素扩散行为

采用机械振动辅助同步送粉，通过激光熔覆技术在45钢表面制备了Fe60合金涂层。利用光学显微镜（0M）、X射线扫描仪（XRD）、扫描电镜（SEM）和能谱分析仪（EDS）研究了铁基涂层与基体结合界面处的显微形貌、物相组成，元素分布及其扩散行为。结果表明，熔覆层结合界面处均是完整向上生长的胞状树枝晶，主要物相为（Fe，Cr）固溶体和少量化合物（Fe，Cr），C3，Fe2B和Fe0.9Si0.1。机械振动的能量致使树枝晶中Fe0.9Si0.1由枝晶内离散至枝晶间，大量（Fe，Cr）固溶体未能在凝固前端排出而残留在枝晶内。机械振动的能量越高，越有利于激光熔池中元素的扩散。同时，振动的振幅和频率对结合界面前沿晶粒细化及元素分布的影响也存在差异，频率的增加有利于枝晶定向生长，振幅增加则有利于在结合界面前沿40μm左右范围内的枝晶弥散分布。振幅增加对结合界面间的Si和Cr元素扩散影响更大。