高速激光熔覆FeCoCrNiMn高熵合金熔覆层组织及耐磨性研究

采用高速激光熔覆技术在201不锈钢表面制备了FeCoCrNiMn高熵合金熔覆层,研究了FeCoCrNiMn高熵合金熔覆层显微组织、相分布、显微硬度及干滑动磨损性能。结果表明,FeCoCrNiMn高熵合金熔覆层由单一的FCC固溶体组成,熔覆层未产生明显裂纹等缺陷,并与基体形成了良好的冶金结合。FeCoCrNiMn高熵合金熔覆层的显微硬度(439±2.1)HV,约为201不锈钢基体显微硬度的2倍。涂层的强化机制主要为细晶强化和固溶强化。高速激光熔覆技术制备的FeCoCrNiMn高熵合金熔覆层具有良好的耐磨性,平均摩擦因数为0.246,比磨损率2.59×10^(-6)mm^(3)/(N·m),磨损机理为黏着磨损和磨粒磨损,其耐磨性明显优于201不锈钢基体。采用高速激光熔覆技术制备的FeCoCrNiMn高熵合金熔覆层可显著提升机床部件的表面硬度、耐磨损性能和服役寿命。

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。

激光功率对铁基合金熔覆层组织及性能的影响

选取5种不同的激光功率(1000、1200、1400、1600和1800 W)在Q235碳素钢表面制备铁基合金熔覆层,利用光学显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)技术、显微维氏硬度计和往复摩擦磨损试验机等研究了熔覆层的组织、力学性能和摩擦磨损性能。结果表明:熔覆层组织由枝晶内马氏体、枝晶间铁素体与部分残留奥氏体构成。随着激光功率的增加,熔覆层的厚度与稀释率增加,二次枝晶界面逐渐大量溶解,残留奥氏体量不断降低。当激光功率为1200 W时,熔覆层的平均硬度最高,为606.4 HV0.5,是基材硬度的3.6倍,磨损体积与磨损率最小,表现出良好的耐磨性能。熔覆层磨损机制是磨粒磨损与黏着磨损。

耐磨耐蚀Fe基激光熔覆层的组织和性能研究

目的采用同步送粉激光熔覆技术制备兼具耐磨与耐蚀性能的Fe基熔覆层,获取熔覆层的物相组织、硬度与耐蚀性,并研究热处理对熔覆层性能的影响。方法采用Fe-B-C-Cr-Ni-Mo-Nb-V多组元合金粉末,在304不锈钢基体上制备Fe基耐磨耐蚀熔覆层,并模拟淬火加高温回火的热处理工艺,进行熔覆层热处理试验。采用XRD、SEM表征熔覆层的物相组成和微观组织,采用显微硬度计测试熔覆层的硬度,通过极化曲线和阻抗谱对熔覆层的电化学腐蚀性能进行测试。结果所制备的激光熔覆层同基体具有良好的冶金结合,熔覆层物相包含奥氏体γ相、马氏体α'相和Cr23(C,B)6相。熔覆层的微观组织为亚共晶结构,由尺寸细小的树枝晶和枝晶间层片状共晶组织构成,热处理后还形成了大量微纳尺度的析出相。激光熔覆层的硬度相对于基体硬度提高了2.5~2.7倍,热处理后试样最高硬度达521.4HV。激光熔覆层的自腐蚀电位为−0.428 V,腐蚀电流密度为1.41×10^(−5) A/cm^(2),热处理后的熔覆层自腐蚀电位降低,腐蚀电流密度增大,阻抗值明显减小,耐蚀性降低。结论利用激光熔覆Fe-B-C-Cr-Ni-Mo-Nb-V多组元合金粉末可制备致密、无缺陷的Fe基熔覆层,细晶强化以及大量硬质共晶组织的存在使熔覆层的硬度得到显著提升。高Cr、Ni含量保证了熔覆层具有良好的耐蚀能力,淬火加高温回火的热处理工艺使熔覆层的硬度提升,但耐蚀能力有一定程度的下降。该Fe基熔覆层在耐磨耐蚀涂层技术领域具有较好的应用前景。

汽车用不锈钢表面激光熔覆CoCrNi中熵合金熔覆层微观组织及耐蚀性研究

为提升车用304不锈钢的表面硬度及耐蚀性,采用激光熔覆技术在304不锈钢表面制备了CoCrNi中熵合金熔覆层,并研究了熔覆层的相组成、元素分布及耐蚀性能。结果表明,CoCrNi中熵合金熔覆层与基体形成了良好的冶金结合,无裂纹、气孔等缺陷;熔覆层由单一FCC相组成,组织为枝晶、枝晶间结构,各元素在熔覆层中均匀分布,无明显偏析现象,Cr元素的均匀分布对提升涂层耐蚀性具有积极作用;CoCrNi中熵合金熔覆层的极化电阻(101.65 kΩ)高于304基体的极化电阻(90.56 kΩ),耐蚀性明显高于304基体。

激光熔覆VN增强Fe基合金涂层组织和耐磨性能研究

采用激光熔覆技术在Q235钢上制备了VN增强Fe基合金涂层。检测了涂层的微观组织、硬度和耐磨性。结果表明:VN增强Fe基合金涂层组织由α-Fe、Cr_(23)C_(6)、Cr_(7)C_(3)、VN和FeV组成,弥散的FeV和VN使涂层中粗大枝晶断裂成细小均匀的短棒状枝晶和等轴晶;与Fe基合金涂层相比,VN增强Fe基合金涂层的硬度提高了27.28%,磨损失重降低了42.79%。

激光熔覆Fe基非晶合金涂层的研究现状

近年来,随着激光高速熔覆技术的发展,所制备的Fe基非晶合金表面涂层具有制作工艺简便、玻璃形成能力高等特点,且该合金涂层具有优越的力学性能和耐腐蚀性能。本文旨在研究国内外激光熔覆Fe基非晶合金涂层最新的研究进展。总结了最新的制备方法,这些新方法不仅提升了传统激光熔覆材料的性能,还改善了表面涂层产生脆性而带来的裂纹和空隙。最后做以讨论和展望,为研究Fe基非晶涂层的制备工艺以及耐腐蚀、耐磨损等性能的发展提供了研究基础。

EA4T钢表面激光熔覆Fe314合金熔覆层的微观组织及性能

在EA4T钢表面激光熔覆Fe314合金熔覆层,采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)及显微硬度仪研究熔覆层微观组织及物相结构,并分析熔覆试样的力学性能。结果表明,Fe314合金熔覆层成型良好,无缺陷。熔覆层底部组织由平面晶与平面晶上方垂直于界面生长的粗大树枝晶组成,中部与上部组织以交叉树枝晶为主。熔覆层主要由奥氏体枝晶与枝晶间的(Cr、Fe)7C3相组成。熔覆层的显微硬度值高于基体,熔覆试样抗拉强度升高,但塑性韧性降低。冲击试样断口熔覆层为宏观上解理断裂,微观上局部准解理断裂的混合断裂机制,基体为宏观上小孔聚集型断裂,微观上准解理断裂的韧性断裂机制。

La_(2)O_(3)添加量对激光熔覆铁基合金涂层显微组织和耐磨性能的影响

采用激光熔覆技术在35CrMoV钢表面制备添加La_(2)O_(3)质量分数分别为0,0.7%,1.4%,2.0%的铁基合金熔覆层,研究了La_(2)O_(3)含量对其显微组织、物相组成、显微硬度、耐摩擦磨损性能和抗冲击磨料磨损性能的影响。结果表明:未添加La_(2)O_(3)的熔覆层主要物相为FeCr固溶体和少量Cr_(23)C_(6),添加La_(2)O_(3)后熔覆层中还出现了LaNi_(3),当La_(2)O_(3)质量分数为1.4%时熔覆层与基体界面平整,冶金结合良好,组织细小且均匀;随着La_(2)O_(3)质量分数增加,熔覆层显微硬度先增大后减小,耐摩擦磨损性能和抗冲击磨料磨损性能先提高后降低,当La_(2)O_(3)质量分数为1.4%,耐磨性能最好,此时熔覆层的摩擦磨损机制由未添加La_(2)O_(3)时的严重黏着磨损变为轻度犁削磨损,冲击磨料磨损表面的犁沟和凹凸不平消失,表面趋于平整。

高速激光熔覆液压立柱表面耐磨耐蚀Fe基非晶涂层制备工艺研究

为提高煤矿液压立柱在极端工况条件下的服役寿命,在液压立柱常用材料27SiMn钢表面利用高速激光熔覆技术制备了Fe基非晶涂层,并对其显微组织、硬度和耐磨耐蚀性能进行了研究。结果表明,涂层底部存在严重的晶化转变现象,但中部和顶部存在大面积非晶相组织。涂层的显微硬度能够达到1 200 HV,是基材的5倍以上;磨损率为2.14×10~(-4)mg/N·m,较基材减少了5.9×10~(-5)mg/N·m,具有优异的耐磨损性能;涂层的Ecoor和Icoor分别为-0.57 V和8.41μA/cm~2,耐腐蚀性能较基材有明显提升。研究结果为提高液压立柱耐磨耐蚀性能提供了方法与思路。

Cu-Sn/Fe合金粉末激光熔覆层的组织与硬度分析

为改善Cu基合金涂层与16Mn钢基体的匹配性,提高涂层强度和硬度,采用同步送粉技术,通过工艺优选,在16Mn钢表面激光熔覆了Cu-Sn/Fe基混合合金粉末,并研究了制备的熔覆层组织、颗粒物的相结构、尺寸和弥散分布行为。结果表明,激光熔覆层为树枝晶组织和网状组织及其上分布的σ-FeCr球形颗粒相。颗粒相σ-FeCr对提高熔覆层硬度起到一定的作用。熔覆层、热影响区和基体中,熔覆层硬度最高,进入基体后,硬度值突降,故熔覆层起到表面强化的作用。

激光熔覆各向异性对Fe60合金磨损腐蚀性能的影响

目的 提高激光熔覆各向异性材料的抗磨损腐蚀性能。方法 以激光熔覆Fe60合金粉末为研究对象,选取与熔覆方向平行、倾斜45°以及垂直的3个工作表面进行磨损腐蚀测试,重点分析材料构筑方向对磨损腐蚀性能的影响机制。结果 通过对不同工作面摩擦系数、开路电位以及磨损体积的监测,发现与熔覆方向成45°的试样表面具有更好的摩擦稳定性、耐腐蚀性以及磨损抗性。原因在于,工作表面晶粒取向与晶界密度差异引起了试样表面变形抗力的不同。另外,与铸造试样进行对比得出,激光熔覆试样的磨损腐蚀抗性更加优越,主要与凝固过程中高冷却速率引起的组织细化有关。结论 对于激光熔覆各向异性材料,工作表面具有细化的微观组织结构、较高的晶界密度以及良好的变形抗力,有助于提高其磨损腐蚀抗性。

激光熔覆Fe基合金粉末熔覆层的组织及性能研究

采用金相显微分析、EDS分析等方法,研究了激光熔覆Fe基合金粉末熔覆层的组织及性能。结果表明:该激光熔覆层的表面微气孔数量与熔覆速度有关,熔覆速度越快,出现微气孔的概率越大。该熔覆层的显微组织主要由平面晶、胞状晶和树枝晶等组成,在树枝晶的不同区域存在成分偏析。随着熔覆速度的增加,该激光熔覆层的硬度和耐腐蚀性都会受到影响。

镍基合金表面激光熔覆钴基合金涂层的性能研究

为提高Inconel600镍基合金硬度和耐磨性,利用钴基合金硬度高、耐磨性好、抗高温的性能,结合激光熔覆技术的熔覆层组织致密、熔覆性能优良、稀释率小、与基体结合好和变形小的优势,在镍基合金基材表面采用同步送粉的方式熔覆钴基合金粉末耐磨涂层,研究对涂层性能影响。通过改变激光功率和搭接率对试件进行熔覆,经对熔覆层表面和截面的显微硬度的检测,与基材原本截面显微硬度的比较。结果表明:搭接率的变化直接影响熔覆层的厚度及平整度,在Inconel600镍基合金表面熔覆耐磨钴基材料后大幅提升其硬度性能,熔覆层硬度是基体硬度的2.8倍,显著提高了熔覆层的硬度和耐磨性能,达到表面改性的目的。

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。

Fe90合金激光熔覆工艺优化及性能研究

针对以18Cr2Ni4WA渗碳钢为材质的车辆典型零件磨损面激光再制造问题,采用Fe90合金粉末进行了失效零件的激光熔覆再制造工艺研究;以熔覆层为分析对象,通过SN比和方差分析获得影响熔覆层稀释率的显著因素为激光功率和送粉量,并给出了工艺参数与稀释率关系的定量表征关系范围,综合组织、相组成分析了熔覆层具有较高硬度的原因。结果显示,采用Fe90合金粉末激光熔覆再制造失效零件在恢复表面尺寸的同时,又可大幅提高表面的硬度,具有良好的工艺适用性。

激光熔覆高耐蚀Fe基固溶体合金涂层

Fe基非晶合金具有优异的机械性能与耐蚀性。采用激光熔覆技术在304L不锈钢基体表面熔覆Fe-Cr-Ni-Co-B非晶粉末涂层,利用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜和电化学测试系统研究了涂层组织及耐蚀性能。研究结果表明,涂层组织涂层均匀、致密,无裂纹、气孔等缺陷。结合区为平面晶和柱状晶、熔覆层为"丝条状"树枝晶。熔覆层各区域由于成分和冷却速度的差异,致使树枝晶的大小和生长方向明显不同。涂层主要由Fe_(64)Ni_(36)和(FeCrNi)固溶体组成。熔覆层硬度分布较为均匀,涂层平均硬度约为480HV_(0.2),约是304L不锈钢基材的2.5倍。熔覆层的腐蚀电位高于304L基材,自腐蚀电流密度小于304L基材,具有较强的耐蚀性。

铝合金表面激光熔覆 Fe- Al青铜合金层的组织结构

研究了铝合金表面激光熔覆 Ｆｅ Ａｌ青铜层的组织结构， 结果表明， 熔覆层的组织结构为孪晶结构的 α Ｃｕ＋ 颗粒状（ Ｃｕ， Ｆｅ， Ｓｉ）９ Ａｌ４ （γ１ ）＋ 少量的 Ｃｕ３ Ａｌ（β）， 硬质点相强化、孪晶强化、细晶强化和固溶强化的共同作用使得熔覆层的维氏硬度达到了 ３ ０００ Ｍ Ｐａ～３ ５００ Ｍ Ｐａ， 明显高于其名义硬度 １ ８００ Ｍ Ｐａ～２ １００ Ｍ Ｐａ。同时， 分析了熔覆层相结构的形成原因。

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.