316L不锈钢掺杂SiC环状同轴送粉TIG熔覆层组织结构与性能

TIG熔覆是经济高效的表面修复方法,与传统的预置粉末法相比,同轴送粉法具有优良的适应性,但是试验研究相对较少.自主设计制造了环状同轴送粉TIG熔覆焊枪,与管状同轴送粉TIG熔覆焊枪相比,制造的熔覆层不存在熄弧位置凹坑、焊缝不够平直以及焊缝熔宽不一致等问题,而且具有更高的熔覆效率.结果表明,采用优化的焊接热输入、送粉量和SiC含量参数匹配,在316L不锈钢表面进行环状同轴送粉TIG熔覆,获得了外观优良的单层单道熔覆层、单层多道熔覆层.对熔覆层进行显微硬度测量、微观组织及元素成分分析、宏观电化学腐蚀试验、微区电化学腐蚀试验以及耐磨性能测试,并与母材进行了比对,环状同轴送粉TIG熔覆导入的SiC粉末有效地提升了熔覆层的耐蚀性与耐磨性.

同轴送粉激光熔覆气泡逃逸行为及分布研究

目的获取Inconel 718合金在同轴送粉激光熔覆过程中,熔池内气泡的动态行为及熔覆层中气孔缺陷的分布规律。方法建立熔池内部气泡力学模型和方程,考虑气泡浮力、重力、气泡和熔液相对运动产生的黏滞力,以及熔液对流带来的拖曳力等力的综合作用,着重研究浮力、拖曳力对气泡逃逸行为的影响,并计算不同条件下的气泡逃逸时间;搭建“三明治”观测平台,原位观测在熔覆过程中熔池内气泡的动态行为,获取熔池寿命;进行单因素Inconel718合金同轴送粉激光熔覆实验,探究熔覆层气孔缺陷的分布规律。结果熔池寿命通常在0.2~0.4 s;熔池内气泡直径临界值约为60μm,当熔池内气泡直径大于60μm时更容易通过自身浮力逸出,与单因素实验获得的熔覆层中96.94%的气孔缺陷直径小于60μm具有较好的一致性;对熔覆层气孔缺陷表征发现,浮力对临界直径以下气泡运动状态的影响一般小于拖曳力。结论Inconel718合金在激光熔覆过程中,熔池内气泡大小存在临界值,且主要受浮力向上运动及受拖曳力随熔池对流运动的影响,熔覆层中气孔缺陷倾向于分布在对流路径上。

激光制造中同轴粉末流动量和质量传输

激光制造同轴粉末/载流气体两相流中存在动量、质量和能量传输等物理过程,它们直接决定激光制造的质量和精度。重点报道国内外粉末流中动量和质量输运方面的综合研究结果:提出了激光同轴送粉二相流物理模型;根据气体/固体两相流理论建立了动量质量传输方程,开发了基于FLUENT的计算机模拟专用软件;建立了基于DPIV(Digital Particle I mage Veloci metry)的气体/金属粉末两相流的速度场和浓度场检测方法,开发了图像处理专用软件;完成了气体/金属粉末两相流的速度场和浓度场的数值模拟和试验检测。结果表明:理论模拟和试验检测结果基本一致。

板坯结晶器表面激光熔覆强化研究

使用自行配制的Ni基合金粉末和混合加入适量其他功能性粉末,采用基体预热和激光同轴送粉熔覆技术,进行在板坯结晶器母体表面熔覆强化的试验研究。结果表明,通过基体预热和激光同轴送粉熔覆强化,可以有效减小预铺再熔覆产生的较多的孔缝现象;可以通过粉末配制控制熔覆层的成分构成,且熔覆层组织致密、均匀,呈典型的快速凝固现象;熔覆层与基体元素相互渗透和稀释,得到了具有良好冶金结合与高致密度的结合过渡区,而且基体稀释率很小;通过此种强化处理可明显提高结晶器的耐磨性和耐蚀性。