Ni—Cr—B—Si系合金激光熔覆——激光覆层的组织及性能

较系统的研究了Ni—Cr—B—Si系合金的激光熔覆层的组织及性能,并相应地探讨了合金粉末预沉积方式和熔覆工艺参数的影响。

碳化钨对Fe基合金激光熔覆层性能的影响

采用向Fe基合金粉末中加入一定比例碳化钨硬质颗粒的方法,分别对熔覆层的硬度、摩擦系数以及磨痕的磨损形貌进行分析,探索碳化钨对Fe基合金熔覆层使用性能的影响。结果表明,基体的硬度为302 HV,Fe基合金熔覆层的平均硬度为500 HV,而加入5%、10%、15%碳化钨硬质颗粒的Fe基梯度复合熔覆层的平均硬度分别为662、771、806 HV;Fe基合金熔覆层比基体具有更好的耐磨性,随着Fe基合金粉末中添加碳化钨硬质颗粒的比例逐渐增大,熔覆层与对磨副之间的摩擦系数逐渐减小,磨损量逐渐减小,当碳化钨硬质颗粒的比例达到15%时,由于熔覆层内有较多未熔的碳化钨硬质颗粒,反而磨损量增大,犁沟现象严重。

煤矿环境下激光熔覆层失效分析

针对煤矿环境下油缸激光熔覆层腐蚀失效问题,分析井下用水、煤粉浸泡液水、煤质等矿井环境,用金相显微镜研究熔覆层的微观组织,使用SEM图像、EDS能谱、XPS等手段研究熔覆层腐蚀状态及化学元素,探讨了熔覆层在煤矿环境下的腐蚀机理。结果显示,熔覆层和基体冶金结合良好,内部未发现缺陷;组织呈树枝状结晶和椭圆、颗粒形状分布,越靠近基体,枝晶越细小;腐蚀坑深度50~150μm,可达熔覆层厚度的1/4,大小深浅不一;熔覆层化学成分均匀,元素含量满足设计要求,不存在明显的元素偏析;EDS能谱、XPS等测试结果显示腐蚀从熔覆层枝晶间的贫铬区开始,S、Cl等元素参与了腐蚀过程;含有S、Cl等腐蚀介质的煤粉与熔覆层间的点蚀、接触腐蚀等导致熔覆层失效。研究为煤矿环境下油缸的表面处理工艺设计提供了参考。

人工神经网络的激光熔覆层特征分析

为了分析激光熔覆层特征状态,提高激光熔覆质量,对基于人工神经网络的激光熔覆层特征分析方法进行设计。首先制备激光熔覆样本;将样本制作工艺参数输入遗传算法神经网络,建立激光熔覆层特征变化规律预测模型,分析几何特征与激光工艺参数间关联,依据关联分析熔覆层特征的变化情况。结果显示:该方法能够预测激光熔覆层特征变化征规律,宽度最大误差仅为0.003 mm,高度最大误差仅为0.002 mm,稀释率最大误差仅为0.002;不同的扫描速度下,熔覆层的稀释度特征呈现出明显差异,并且在激光功率、送粉速度的变化下,熔覆层特征均发生不同程度的变化。

激光熔覆层裂纹的产生和抑制措施

本文针对激光熔覆技术实际加工中裂纹形成机理进行了分析,其主要与熔覆过程中产生的应力值超出熔覆层塑性应变能力有关,热应力、组织应力、约束应力、工艺参数和粉末类型等都是引起熔覆层裂纹的因素,若没有进行合理控制与调整,则会影响激光熔覆技术的应用效果,应重视对上述问题改善措施的积极探究。同时,本文提出了优化工艺参数、合理设计熔覆材料、基体预热、应力场检测控制以及施加辅助场等方法来抑制熔覆层裂纹,以期为提高激光熔覆技术水平和熔覆层质量提供参考。

用稀土改性钴基合金激光熔覆层

对激光熔覆钴基稀土合金涂层进行了研究。稀土对钴基合金变质作用明显。一方面 ,细化组织 ;另一方面 ,增加合金化合物的比例。在本试验条件下 ,稀土含量增加 ,合金的硬度增加 ,但有脆性增大趋势。当稀土含量为 0 .4 %时 ,耐酸蚀性最佳 ,比原合金提高了 35 % ;含量为 0 .8%时 ,其耐磨性、强耐碱蚀性及抗氧化性分别比原合金提高 30 % ,4 5 %和 4 0 %。

铁基合金中Cr_(eq)/Ni_(eq)对其激光熔覆层组织结构和开裂敏感性的影响

通过调整ＦｅＣｒＮｉ激光熔覆合金中Ｃｒｅｑ／Ｎｉｅｑ，研究了Ｃｒｅｑ／Ｎｉｅｑ对熔覆层组织和开裂敏感性的影响。研究表明，随合金中Ｃｒｅｑ／Ｎｉｅｑ的增加，熔覆层组织将出现δＦｅ，并逐渐增加；而δＦｅ含量与熔覆层的开裂敏感性有关。

激光工艺参数对熔覆层宏观质量的影响

系统地研究了WF150不锈钢合金粉同步送粉激光熔覆工艺参数对熔覆层宏观质量的影响.重点讨论了一些复合参数,如比能(P/VsD)、线能量(P/Vs)、绝对送粉量(Vg/Vs)对熔覆层宏观质量的影响规律.结果表明,在本实验条件下,熔覆层的宽度主要取决于光斑直径,厚度主要取决于单位长度上粉末的实际注入量,即绝对送粉量.熔覆层的宽度、厚度及接触角随比能或线能量的变化遵循对数变化规律.形状系数随比能或线能量的变化遵循幂函数规律.以线能量来表示复合工艺参数比以比能来表示更加合理.

微观组织及残余应力对瑞利波评价激光熔覆层应力的影响

采用瑞利波评价激光熔覆层表面应力,结合静载拉伸试验,建立Fe314激光熔覆层中瑞利波的声弹关系曲线;通过对声弹关系曲线拟合实现对激光熔覆材料声弹系数的标定,在此基础上建立声弹公式;通过试验验证声弹公式评价激光熔覆层表面应力的可行性。分析激光熔覆层微观组织及残余应力对应力评价结果的影响,试验结果表明,这两种因素会显著影响熔覆层表面应力评价结果,采用声弹公式计算出的初始应力校准之后,理论计算结果与实际加载值更为接近,并且误差保持在可接受的范围之内。此外,由于静载拉伸过程中各向异性激光熔覆层变形不均匀,瑞利波检测应力试验中高应力阶段的误差明显大于低应力阶段误差。

铜合金表面添加SiC晶须的Ni-Cu激光熔覆层

用5 kW CO2激光器,通过优化激光工艺参数,在结晶器用铜合金表面预置添加SiC晶须的镍基自熔合金(Ni1015)粉,制备出表面平整、组织均匀致密、无气孔和裂纹等缺陷、与基体为冶金结合的Ni-Cu激光熔覆层.借助OM,SEM和显微硬度计等分析测定了涂层的显微组织形貌、组织成分和截面显微硬度.结果表明:添加SiC晶须的Ni-Cu涂层比单纯的Ni-Cu涂层的显微组织明显得到细化,涂层的显微硬度高出150HV左右,是铜合金基体(85 HV)的3.7倍,从而能够提高结晶器的使用性能.

La_2O_3对镍基合金激光熔覆层耐蚀性的影响

研究了La_2O_3对镍基合金激光熔覆层耐蚀性的影响.对加与不加La_2O_3的激光熔覆试样进行了对比实验。研究结果表明:La_2O_3的加入对激光熔覆层的组织起到了细化和净化作用,使熔覆层的二次枝晶间距减小,夹杂物含量降低,并明显提高了激光熔覆层的耐蚀性能。

多冲接触载荷下不锈钢零件激光表面熔覆层组织及其失效行为

采用 5kW大功率激光器在不锈钢基材上熔覆Co基合金 ,制取的涂层质量优于传统的电弧、火焰堆焊以及等离子喷焊工艺制取的涂层。对氮肥生产线上甲胺泵中的进排液组合阀多冲接触表面进行激光熔覆 ,成功地实现了传统工艺难以完成的涂层强化工艺。上线应用证明其抗多冲接触载荷的能力明显增强。承受多冲接触载荷的表面强化涂层质量与强化工艺、基体和涂层材料、涂层厚度等有关。涂层厚度应根据多冲接触载荷的性质、应力大小、基体等情况来决定 ,太薄的涂层会造成或加剧涂层开裂、塌陷等失效行为。

CeO_2对镍基碳化钨激光熔覆层性能的影响

研究了不同激光功率条件下不同含量的氧化铈对镍基碳化钨金属陶瓷熔覆层宏观质量、显微组织及熔覆层横截面硬度的影响。CeO2 的掺入均能使镍基碳化钨金属陶瓷熔覆层中的相组织得到细化 ,裂纹大大减少 ,宏观质量得到显著改善。随稀土氧化物加入量的增加 ,稀土的细晶变质作用效果更加明显。当CeO2 的含量为0 .1 6wt%时 ,熔覆层的硬度达到最大约为 90 0HV0 .3 ～ 1 30 0HV0 .3 ,裂纹基本消失。激光功率对熔覆层的宏观质量、显微硬度及微观组织均有影响 ,当激光功率低于 1 .5kW时 ,难以得到连续光滑的熔覆层 ;当激光功率高于 2 .0kW时 ,熔覆层的晶粒长大 ,硬度明显降低。

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。

高频微锻造对激光熔覆层开裂行为与表面组织的影响

多频次的微米级塑性变形可导致材料表面组织与力学行为特性的变化.采用自制的高频微锻造机构对激光熔凝NiCrBSi合金层进行了微锻造处理.利用OM研究了微锻造激光熔覆层产生的塑性变形的几何特性;利用OM,SEM观察了微锻造对激光熔凝层表面组织及开裂行为的影响.结果表明,高频微锻造可在激光熔覆NiCrBSi合金层表面产生约150μm的塑性变形;激光熔凝层特有的明显而规则枝状结晶组织被锻碎;激光熔覆层的开裂行为有明显好转.

SiC/Ni基合金激光熔覆层磨损性的研究

采用扫描电子显微镜、盘销式摩擦磨损试验机等方法对45钢表面SiC/N i基合金激光熔覆层的组织和磨损性进行了试验分析。结果表明,激光熔覆后试样从表面至心部可分为熔覆区、结合区、热影响区和基体。熔覆层显微组织以枝状晶和胞状晶为主,结合层以细晶为主,激光熔覆层与基体结合良好。磨损试验结果显示激光熔覆可显著改善钢的耐磨性,SiC/N i基合金复合熔覆层比N i基合金熔覆层具有更好的耐磨性;在一定成分范围内,适当提高熔覆层中SiC的含量,可提高材料的耐磨损性能。

TC4合金及其表面TiC_p/Ni基合金激光熔覆层的摩擦磨损性能

利用УТИТВ-100型销-盘式摩擦磨损试验机研究了TC4合金及其表面TiCp/Ni基合金激光熔覆层在大气和真空(真空度10-5Pa)环境中的干滑动摩擦磨损性能;采用透射电子显微镜分析了激光熔覆层的微观结构;用扫描电子显微镜观察TC4合金和TiCp/Ni基合金激光熔覆层磨损表面及其相应的偶件磨损表面形貌,进而对比分析了试验环境对材料摩擦磨损性能和磨损机理的影响.结果表明,材料在不同环境气氛压力下的摩擦磨损性能明显不同,TC4合金和TiCp/Ni基合金激光熔覆层在真空环境中的摩擦系数均高于在大气环境中的摩擦系数;TC4合金在真空环境中的质量磨损率低于在大气环境中的质量磨损率,TiCp/Ni基合金激光熔覆层在真空环境中的质量磨损率高于在大气环境中的质量磨损率.分析表明,TC4合金在大气环境中同硬质合金对摩时主要呈现氧化磨损特征,在真空环境中主要呈现粘着磨损特征;而TiCp/Ni基合金激光熔覆层在大气环境主要发生磨粒磨损,在真空环境中则发生磨粒磨损和粘着磨损.

铁磁性激光熔覆层应力的金属磁记忆评价

基于压磁理论,探讨激光熔覆层应力的磁记忆评价机理.基于激光熔覆层SEM观察对磁记忆法向分量Hp(y)信号进行分析.结果表明,随应力增大,激光熔覆层磁记忆法向分量Hp(y)曲线以过零点为中心呈逆时针转动,磁畴由无序向有序转变使得Hp(y)曲线斜率逐渐变大,当应力达到520 MPa(小于试样屈服强度)时,再随应力的增大,Hp(y)曲线斜率逐渐变小.分析认为,激光熔覆层的快速凝固各向异性组织及其中界面导致激光熔覆层呈不均匀塑性变形过程是引起上述结果的主要原因,也是应力小于试样屈服极限时,Hp(y)曲线斜率随应力增大呈减小趋势变化的原因之一.

核阀密封面FCo-5合金粉末激光熔覆层的组织与性能

以FCo-5自熔性钴基合金粉末为堆焊材料，在0Cr18Ni12Mo3Ti核阀试样表面制备厚度为2.04 mm、横截面单圆弧拟合半径为2.69 mm的密封面激光熔覆层。利用SEM和XRD分析熔覆层的微观结构和物相，测试熔覆层的显微硬度及最小厚度处的高温硬度。结果表明：熔覆层从界面到表层的结晶形态依次由平面晶向胞状树枝晶、多方向生长树枝晶、细小树枝晶过渡；中、上部组织主要由γ-Co 奥氏体枝晶、枝晶间层片状共晶组织以及弥散分布的Cr23C6硬质颗粒组成；在距界面1.52～1.60 mm的区域，密封带宽度为2.95～3.18 mm，常温硬度阈值为44.3～45 HRC；在650℃以下时，熔覆层最小厚度处具有优异的抗蠕变性能和高温硬度特性，经720℃以上回火处理后有较强的二次硬化效应。

原位生成WB-CrB增强镍基激光熔覆层的耐蚀性研究

采用静态浸泡法对原位生成WB-CrB增强镍基激光熔覆层的耐腐蚀性进行研究。使用扫描电镜和X射线衍射仪对熔覆层进行显微组织和物相分析,在光学显微镜下观察样品表面腐蚀形貌。结果表明:WB-CrB增强镍基激光熔覆层(Ni60+16 wt.%(WO_3/B_2O_3+C))在10%H_2SO_4(质量百分数)溶液中表现出较好的耐腐蚀性能,与纯Ni60激光熔覆层相比,其耐蚀性提高2倍多。