热流密度对高速钢刀具多道熔覆WC/Co陶瓷层组织与性能的影响

目的研究高速钢刀具表面激光多道熔覆WC/Co陶瓷层时,热流密度对熔覆层道次间的影响规律,以及多道熔覆层制备时的参数选择。方法建立多道单层激光熔覆理论模型,并利用模拟仿真和实验的方法,以热流密度作为评价指标,对激光热源的不同参数和熔覆层组织与性能进行耦合分析。结果当热流密度小于24.06×10^(6) W/m^(2)时,熔覆层内形成细长的枝状晶。当热流密度在36.09×10^(6)~39.82×10^(6) W/m^(2)变化时,熔覆层内形成以胞状、枝状为主要强化相的多晶体混合组织。当热流密度大于44.11×10^(6) W/m^(2)时,熔覆层组织形成稳态的块状结构。不同热流密度下,熔覆层的物相组织均由Fe_(3)W_(3)C、Co_(3)W_(3)C、Mo_(3)Co_(3)C、W_(2)C、WC、Cr_(3)Mo、(Cr,Fe)_(7)C_(3)和多种间隙化合物组成。结论当第n道熔覆层制备完成后,受到后续第n+1道熔覆层制备时热流密度的影响较大,而此后道次的影响较小。熔覆层内部组织形态随着热流密度的增加从细长的枝状晶向胞状晶转变,再逐渐形成稳态块状晶。熔覆层内各位置的显微硬度值随着热流密度的增加而先增大,随后逐渐减小。较大的热流密度会导致基材参与熔覆的质量增加,但降低了基材的抗弯曲强度,加大了熔覆层及基材断裂的可能性。当热流密度为36.09×10^(6) W/m^(2)时,是一组较为理想的工艺参数选择。

基于能效的机械零件激光熔覆工艺参数优化

为降低激光熔覆工艺的能量消耗、减少加工时间,本文提出一种基于能效的激光熔覆工艺参数优化方法。以比能耗作为激光熔覆能效的衡量标准,通过分析激光熔覆各子系统的能耗特性,建立激光熔覆能耗模型。在此基础上,计算系统总能耗与成型体积间的比能耗,构建以比能耗和加工时间为优化目标的激光熔覆工艺参数多目标优化模型并采用NSGA-Ⅱ算法进行求解。通过对环形薄壁件进行激光熔覆试验,验证了比能耗模型的准确性,并证明优化后的工艺参数能有效提升激光熔覆的能效,减少加工时间。

异质金属熔覆搭接率对Ni60A熔覆层显微组织影响

利用半导体激光器在45钢基体上熔覆Ni60A材料来制作镍基合金涂层的实验方法,研究了熔覆层内部显微组织、物相成分及显微硬度随着搭接率的变化规律,根据实验结果选择合适的搭接率以满足性能要求.结果表明,在搭接率为20%、30%、40%及50%时,随着搭接率的增大,熔覆层搭接区底部组织晶粒逐渐增大,中上部组织晶粒逐渐减小;熔覆层主要物相为γ-Ni固溶体相,还有大量的铬硼化物、碳化物等硬质强化相,并且当搭接率从20%逐渐增大到30%时,主要物相成分逐渐增多,搭接率从30%增大到50%时主要物相成分有所减少;熔覆层的显微硬度变化规律大致与物相成分变化规律相同,同样是在搭接率从20%增大到30%时逐渐增大,在搭接率为20%时显微硬度最低,在搭接率为30%时显微硬度最大,为700 HV,随后当搭接率增大到50%时显微硬度降低至665 HV.根据熔覆层的性能要求,显微硬度要高,组织晶粒要细小均匀,在仅考虑搭接率的变化时,综合分析显微组织、物相成分及性能,选择30%搭接率为最佳.

微波多腔体外壳导电胶粘接覆铜板失效原因分析与解决

[目的]某微波多腔体外壳(可伐材料)镀镍/金后,在通过导电胶粘接覆铜板时出现导电胶与可伐腔体不浸润、导电胶开裂、覆铜板从可伐腔体外壳上剥离等不良现象。[方法]通过建立故障树,结合能谱分析、水滴试验和剪切力测试,对上述问题的主要影响因素逐一进行分析。[结果]导电胶粘接失效的主要原因是镀金后浸泡金保护剂工艺参数不当,以及转运过程中所用包装盒上的微量硅油沾污了外壳表面。[结论]在导电胶粘接前对微波多腔体外壳进行化学清洗,以及禁用含硅油的包装盒后,未再出现粘接失效现象。

激光熔覆再制造镍基合金层的组织和性能研究

采用激光熔覆再制造技术在316L基材上开展多层镍基合金梯形槽试验研究,分析了修复区的物相组成和显微组织结构,研究了修复区的组织变化对熔覆层的显微硬度和耐腐蚀性能的影响。结果表明,修复区与基材呈现良好的冶金结合,其结合区的组织主要为胞状晶和柱状晶,熔覆层内的组织主要为柱状晶和等轴晶;晶粒内部具有较高的位错密度且以小角度晶界为主;修复区的平均显微硬度约为基材平均显微硬度的2.23倍;相较于基材,修复区具有更好的耐腐蚀性能。

基于镜面回波估计的热壁加氢反应器堆焊层缺陷多模式全聚焦成像

热壁加氢反应器长期在高温、高压和氢腐蚀等恶劣工况下运行,其内壁堆焊层的缺陷检测对设备安全至关重要。针对加氢反应器堆焊层的外侧超声检测技术难点,提出了一种基于镜面回波估计的多模式全聚焦成像检测方法。首先,使用镜面回波估计器进行仿真分析得到多模式全聚焦成像区域灵敏度,确定对缺陷敏感的超声路径;然后,获得不同路径下裂纹缺陷的全聚焦成像特征;最后,使用多模式全聚焦成像方法对试块堆焊层表面裂纹缺陷进行检测与定位。仿真及试验结果验证了该方法在内壁裂纹检测及缺陷定位精度上的可靠性,为行业提供了一种更经济高效的检测方案。

激光多层熔覆制备厚陶瓷涂层

研究了压片预置式激光多层熔覆纳米团聚体Al2O3-13%TiO2粉末制备厚陶瓷涂层,试验中通过保温箱对试样进行预热和缓冷处理、引入超声振动及对熔池温度闭环控制等措施来控制熔覆层的裂纹.结果表明,厚陶瓷涂层各层之间无明显界面,过渡缓和自然,涂层内部致密、连续、基本无孔隙及贯穿性大裂纹等缺陷;涂层由等轴晶的完全熔化区和残留纳米颗粒的部分熔化区组成,而且涂层中的裂纹基本集中于部分熔化区;另外由于经历激光的多次加热,下部区域的晶粒组织要大于上部区域,而由于保温箱的缘故,整个涂层晶粒偏大.

镁合金激光表面改性研究进展

综述了激光表面改性 (激光表面重熔、激光表面合金化、激光表面熔敷、激光多层熔敷 )的研究与应用。

多道激光熔覆温度场的有限元数值模拟

分析了激光熔覆过程中温度场的主要影响因素,在主要考虑边界条件和热源数据的基础上,建立了送粉式激光熔覆多道搭接情况下温度场的有限元计算模型,并对板材上搭接三道熔覆层的熔覆温度场进行了三维数值模拟,得到了每道熔覆层上中心点的温度变化规律。结果表明,在激光熔覆过程中每道熔覆层中心点上的温度随时间延长呈锯齿状变化,且每个中心点所能达到的最高温度并不相同。此外,搭接情况下,熔覆层中心点每次升温前的最低温度是随着熔覆顺序的进行而逐渐升高的,且升高趋势类似于抛物线。此计算结果合理,为研究应力场和应变场的变化规律打下基础。

金属零件激光直接快速成形技术的研究(上)——国外篇

金属零件激光多层熔覆直接快速成形技术是目前快速成形领域的研究热点,本文系统介绍了国内外激光熔覆直接快速制造成形工艺的最新研究进展。研究表明,金属零件激光熔覆直接快速成形工艺具有常规制造方法无法比拟的优势,有着广阔的发展前景。

激光直接快速成形金属材料及零件的研究进展(上)——国外篇

基于激光熔覆的金属材料直接快速成形技术是目前快速成形领域的研究热点,本文系统介绍了国内外激光熔覆直接快速制造技术成形材料和零件的最新研究进展。研究表明,激光熔覆直接快速成形的金属零件的力学性能与常规加工方法制造出的零件相当,可以满足直接使用要求,具有广阔的发展前景。

激光多层熔覆纳米陶瓷层工艺参数优化

为了深入了解激光多层熔覆工艺与涂层性能之间的关系,采用压片预置式激光多层熔覆工艺制备了纳米Al2O3-13%TiO2(质量分数)陶瓷层;通过3因素3水平正交试验分析了激光熔覆熔池闭环控制温度、超声振动频率及保温箱预热温度对涂层结合强度的影响,并对激光熔覆工艺参数进行了优化;通过扫描电镜(SEM)和结合强度测试研究了最优工艺下所得涂层的形貌和性能。结果表明:影响涂层结合强度的因素主次顺序依次为熔池闭环控制温度、保温箱预热温度、超声振动频率;激光多层熔覆纳米Al2O3-13%TiO2涂层最佳工艺参数为熔池闭环控制温度2 500℃,超声振动频率50 kHz,保温箱预热温度400℃;优化工艺熔覆的涂层各层之间无明显界面,涂层内部致密、连续,基本无孔隙及贯穿性大裂纹,涂层结合强度明显提高,达66.3 MPa。

金属零件激光直接快速成形技术的研究(下)——国内篇

金属零件激光多层熔覆直接快速成形技术是目前快速成形领域的研究热点,本文系统介绍了国内外激光熔覆直接快速制造技术成形工艺的最新研究进展。研究表明,金属零件激光熔覆直接快速成形工艺具有常规制造方法无法比拟的优势,有着广阔的发展前景。

ZM6镁合金激光多层涂敷

采用激光多层涂敷的方法 ,对ZM 6镁合金成品件进行了本体涂敷。使用Nd YAG固体激光器 ,采用镁合金填料进行了涂敷 ,涂敷厚度为 0 8～ 1 0mm。用金相显微镜和扫描电镜观察了基材和多层涂敷区域组织 ,并进行了成分分析、XRD相分析和X光缺陷检查。结果表明 ,使用激光多层涂敷的办法修复镁合金成品件是可行的。

TC4钛合金表面激光熔覆CoCrNi基合金涂层的温度场模拟

利用COMSOL对TC4表面激光熔覆制备CoCrNiMo_(x)及CoCrNi(WC)_(x)高熵合金涂层的熔化与凝固过程的温度场进行模拟,建立了三维多物理场并存的瞬态模型,同时考虑了传热、流体传热、对流以及表面熔覆层生长过程,分析对比了扫描速度、激光功率等参数对添加不同含量Mo及WC的CoCrNi基合金温度场的影响。通过模拟结果可以得知,激光熔覆过程中熔池的主要驱动力为马兰戈尼力,提高Mo含量时会使涂层温度场的最大值降低,但同时速度场和压力场的最大值会上升。此外,使用CoCrNiMo_(2)作为涂层粉末相比于熔覆CoCrNi(WC)_(2),会在温度场、速度场和压力场均观察到较低的数值;激光功率逐渐升高,激光熔覆产生的熔池的中心温度也随之升高,且熔池的宽度、深度也将有所升高;扫描速度逐渐升高时,熔池中心最高温度显著降低,熔覆层起始位置明显推迟,熔覆层厚度明显减少,熔池的几何尺寸变小且熔池底部形貌对称性变差。

激光金属成形定向凝固显微组织及成分偏析研究

利用高温合金Rene95粉末在镍基高温合金基材上进行激光多层涂覆,研究熔覆层中凝固显微组织的生长特性,基于对柱状晶向等轴晶转化理论的分析,证实通过控制工艺参数组合,可获得具有良好取向的单道多层、多道搭接多层定向凝固涂层和圆环的定向凝固试样,涂层内部的定向凝固柱状枝晶组织细密,枝晶一次间距为5-30μm,二次臂很小或者完全退化,涂层内无明显的成分偏析现象。

不锈钢表面多道激光熔覆Ni基涂层的组织与性能

为提高不锈钢的硬度和耐蚀性能,利用6 kW横流CO2激光器在1Cr18Ni9Ti表面进行了单道和多道Ni25WC35合金粉末熔覆。X射线能量色散分析(EDAX)和X射线衍射(XRD)分析表明,熔覆层主要由(Fe,Ni)固溶体和WC原位自生成的W2C组成,同时含有CrNiFeC,Cu3.8Ni化合物和Fe W3C,Ni2Si,Fe3Ni3B等硬质相。光学显微形貌观察显示熔覆层组织均匀、致密,与基体结合良好。显微硬度测试得出熔覆层硬度为基体的2倍,最高出现在双道试样第二道熔覆层CZ区中部,其值达到650 HV。熔覆层在5.0%NaCl饱和溶液中的最高自腐蚀电位为-488.70 mV,较基体上升了630.9 mV;最低腐蚀电流密度为0.55μA·cm-2,较基体降低了75.11%。综合比较显示单道试样耐腐蚀性能最好。

基于长周期光栅的有机聚合物高速电光调制器

结合长周期光栅的特性和有机聚合物的优点,首次提出了一种新型的基于长周期光栅的有机聚合物高速电光调制器结构。应用多层光波导理论,分析计算了聚合物折射系数变化与长周期光栅谐振波长的关系。在此基础上进行了模拟实验,结果表明理论分析与实验基本一致。

激光多道搭接激光熔覆技术研究现状

从激光多道搭接熔覆熔覆层组织结构特点、温度场变化,多道搭接率分析、不同粉末与基材熔覆以及熔覆层裂纹形成原因及控制等方面综述了激光多道搭接熔覆研究现状,提出了激光多道搭接熔覆技术的发展趋势。

近零平坦色散三包层光子晶体光纤的设计

为了使光子晶体光纤(PCF)在钛宝石飞秒激光器的工作波长0.80μm和光通信窗口1.55μm处获得宽的近零超平坦色散,使用了三包层六角空气孔环结构设计来代替普通的单包层结构。应用了改进的有效折射率法对该三包层PCF进行了数值模拟。结果表明:三包层PCF的色散随结构参数的微小变化而有较大的变化,因此通过对PCF结构参数的合理调节,分别实现了在0.80±0.02μm和1.55±0.15μm波长范围内近零、平坦色散(色散范围±0.5 ps/(km·nm),色散斜率范围±0.02 ps/(km·nm2)的结构设计。这对于光通信系统及研究飞秒激光在PCF中的传输特性,拓展飞秒激光的研究和应用都具有重要意义。