热丝激光熔覆Cr-W-Mo-V钢涂层组织与腐蚀磨损性能

随着海洋油气资源的开发,钻采装备面临腐蚀与磨损的耦合损伤。开发耐磨耐蚀涂层材料及制备技术是海洋装备安全、可靠运行的保障。利用热丝激光熔覆技术在20钢基材表面制备Cr-W-Mo-V钢涂层,通过光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等分析涂层的显微组织和相组成,采用往复电化学腐蚀摩擦磨损试验仪分析涂层的干摩擦、电化学腐蚀及在3.5 wt.%NaCl溶液中的腐蚀磨损行为。制备的涂层组织均匀、致密,无裂纹、气孔等缺陷,主要由碳化物、马氏体和残余奥氏体组成,显微组织主要为柱状晶和胞状晶。涂层的平均硬度约为780 HV_(0.1),约是基材硬度的6.5倍,自腐蚀电位为-0.386 V,自腐蚀电流密度为3.45×10^(-6)A/cm^(2),具有优异的耐蚀性。在3.5 wt.%NaCl溶液中,随摩擦载荷的增大,涂层的开路电位下降,摩擦因数下降,腐蚀电流密度增大,摩擦对腐蚀有明显促进作用。随外加电位增加,涂层腐蚀电流密度增大,摩擦因数降低。热丝激光熔覆技术制备的Cr-W-Mo-V钢涂层结构致密、组织均匀,具有优异的腐蚀磨损性能,可用于海洋油气钻采装备在腐蚀磨损苛刻环境下零部件的表面改性。

热丝激光熔覆17–4PH涂层组织与腐蚀磨损性能

目的在低碳钢表面高效制备沉淀硬化马氏体不锈钢涂层,研究涂层在腐蚀磨损苛刻条件下耦合损伤行为。方法采用热丝激光熔覆技术在20钢基材表面制备17–4PH马氏体不锈钢涂层,通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等分析涂层的相组成和显微组织,采用电化学腐蚀摩擦磨损试验仪对涂层的摩擦磨损、极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)及腐蚀磨损耦合行为进行研究。结果制备的涂层组织均匀、致密,无裂纹、气孔等缺陷,主要由马氏体相组成。熔覆区的平均硬度约为310HV0.1,约是基材硬度的1.5倍,自腐蚀电流密度为6.583×10^(‒8) A/cm^(2),具有优异的耐蚀性。在3.5%NaCl溶液中,随摩擦载荷的增加,涂层的开路电位下降,摩擦因数增大,自腐蚀电位下降,腐蚀电流密度增大,摩擦对腐蚀促进作用明显。结论热材激光熔覆技术节能、高效,制备的17–4PH涂层结构致密、性能优异,可用于在腐蚀磨损苛刻环境下零部件的表面改性。

激光热丝熔覆修复工艺设计与成形质量分析

首先基于响应曲面设计了单道次热丝熔覆试验,选取激光功率、扫描速度、送丝速度和熔覆电流作为变化因子,定义了体积缺陷率,与熔覆层宽度、高度共同作为目标响应,分析了单因子和多因子交互作用对响应的影响规律,建立了反映单道次熔覆工艺参数和成形质量关系的回归模型和经验公式。当选择较大的激光功率和送丝速度,适中的扫描速度和熔覆电流作为工艺参数组合时,激光热丝熔覆单道次成形质量最佳。其次建立多道次熔覆的搭接率模型,准确确定了搭接率参数,提高激光热丝多道次熔覆的成形质量。最后根据多道次熔覆截面微观组织的表征,可以看到在最佳工艺参数下,熔覆层与基体结合良好,金相组织均匀,无杂质气孔以及未熔合缺陷,验证了本文通过响应曲面法建立的工艺参数与响应变量之间关系模型和多道次熔覆搭接率模型的准确性。