钨极电弧熔敷作用下原位陶瓷涂层温度场的数值模拟

在钛合金表面原位形成陶瓷复合涂层可以提高其表面耐磨性,钨极氩弧熔敷法由于电弧温度高、钨极的载流能力较低而适合于钛合金表面改性。在钨极氩弧熔敷过程中,熔池温度场的分布对于涂层成分具有重要影响。本文对电弧热、熔化潜热和化学反应热进行叠加构建了热源模型,采用有限元软件MARC对不同时刻的熔池温度场分布和熔池形状进行模拟,并进行了实验验证。结果表明：热源模型和几何模型是有效的,模拟结果可以用于定量和定性分析。

电弧熔敷用高熵合金粉芯丝材熔敷层的摩擦磨损行为

通过研究电弧熔敷不锈钢高熵合金粉芯丝材在不同摩擦条件下的摩擦磨损行为,为实现电弧现场快速修复和成形在耐磨性能方面提供可靠的保证。将高熵合金组成的Fe、Co、Ni、Cu四种金属元素以粉末按等原子比制成不锈钢高熵合金粉芯丝材,通过电弧熔敷方式熔敷在不锈钢表面。采用Nanovea Tribometer摩擦磨损仪和Nanovea PS50表面轮廓仪测试和分析焊道表面的耐磨性。高熵合金以FCC相不均匀散布在不锈钢焊层中,焊道耐磨损性能高于不锈钢基材,焊道磨损体积和磨损率均比基材及308粉芯焊丝降低30%,高熵合金的FCC相对不锈钢耐磨性能有强化作用。随着磨损载荷和速率的增加,高熵合金焊道的摩擦系数均逐渐降低,磨痕的深度、宽度、磨损体积均在增加;在当载荷为2 N、4 N,磨损速率为100 r/min、200 r/min时,焊层的耐磨性是不锈钢基材及JQ-308不锈钢粉芯丝材的1.5倍,主要表现为磨粒磨损和粘着磨损;当载荷为6 N、8 N,速率为300 r/min、400 r/min时,焊层的耐磨性是不锈钢基材及JQ-308不锈钢粉芯丝材的2倍,主要表现为粘着剥落磨损。将性能优异的高熵合金应以粉芯方式应用于电弧熔敷中,可实现实际环境下关键零部件现场电弧快速修复或表面强化。

基于电弧熔敷技术的45钢表面耐磨涂层制备工艺研究

针对45钢零部件表面易磨损的缺陷,采用电弧熔敷技术,以高耐磨性的FeCoNiCuAl高熵合金粉芯丝材作为焊丝,在45钢基体表面熔敷一层涂层,以提高其耐磨性。实验结果表明,电弧熔敷电流大小、丝材移动速率和送丝速率,对涂层耐磨性和硬度都有影响。当电弧熔敷电流为210 A、丝材移动速率为160 mm/min、送丝速率为800 mm/min时,制备的涂层耐磨性最好。

磁控电弧熔敷微合金化铝基金属覆层的组织和性能研究

在装备铝合金损伤零部件熔敷成形修复过程中存在粗大结晶组织、热裂纹、缺陷多和力学性能差等问题,为了解决这些问题,在熔覆成型过程中引入了外加磁场,研究了外加纵向磁场作用于微合金化铝基金属丝材电弧熔敷成形过程的作用机理,及其对熔敷成形层的组织和性能的影响。结果表明：添加微量Sc和Zr元素可在铝基金属熔敷成形层制备过程中形成Al3Sc和Al3Zr高熔点质点,提高了熔敷成形层凝固过程中的形核率和形核速度,抑制了晶粒长大;外加纵向磁场通过影响电弧熔敷过程的热传递、熔滴过渡和液态金属流动等行为,改善了熔敷成形层的性能,为铝合金装备件的损伤修复提供了工艺基础。

工艺参数对Fe-Co-Ni-Cu粉芯丝材电弧增材制造熔敷层组织和性能的影响

研究不同工艺参数对Fe-Co-Ni-Cu粉芯丝材电弧增材制造熔敷层微观组织及硬度的影响,并且寻找出最佳的电弧熔敷工艺参数,获得冶金结合好、性能良好的熔敷层。综合分析可得,最优电弧熔敷工艺参数为熔敷电流210A、焊接速度160 mm/min、送丝速度140 cm/min,得到的熔敷层形貌平整、光滑,稀释率为16.62%,熔敷层平均显微硬度为329.1 HV,抗拉强度为473.8 MPa,耐磨性较基材提高了近1倍。从结合区至熔敷层表层的典型组织依次为平面晶、胞状晶、胞状树枝晶。随着熔敷电流的增大,组织变得粗大;近随着送丝速度、焊接速度的增大,组织变得细小。

65Mn钢表面熔敷硬质合金及其耐磨性能

以65Mn钢为研究对象,使用电弧熔敷由WC、Ti C和Co组成的硬质合金粉末,在材料表面形成电弧熔敷层。使用光学显微镜,X射线衍射分析仪和扫描电镜观察和分析了电弧熔敷层的组织与结构,并通过显微硬度计和磨粒磨损试验机研究了熔敷层的硬度和耐磨性能。结果表明,电弧熔敷硬质合金可在65Mn钢表面形成与基体结合紧密的耐磨涂层,当涂层中Co、Ti C和WC含量分别为45%,20%和35%时,硬质合金涂层表面的平均磨损量仅为未处理65Mn旋耕刀的27%。电弧熔敷可显著提高表层显微硬度,改善表面耐磨性能,提高耕作部件的使用寿命。

镍基Mo-Cr-Si涂层的组织与性能研究

为了得到镍基合金的显微组织、耐腐蚀性和合金成分之间的关系,采用电弧熔敷的方法制备Mo-Cr-Si镍基涂层。通过对试样显微组织的分析和耐腐蚀性能的测试,得到合金成分与组织、耐蚀性的一般规律。结果表明:Mo可以提高涂层的强韧性;Cr有利于细化晶粒,这就使得涂层的强韧性得到提高,但Cr过多则会增大涂层的硬度而降低涂层的塑性,使涂层容易剥落;Si含量越多,会导致耐蚀性下降。