Ni+WC基粉末激光熔覆对柱塞组织和硬度的影响

采用Ni+WC基粉末激光熔覆对严重磨损的高压水除鳞机用柱塞表面进行修复,利用光学显微分析和扫描电子显微分析方法,对熔敷层、结合层和基体进行显微组织观察及能谱分析,并测定了不同区域的显微硬度。结果表明:国外试样的基体是铁素体和奥氏体组成的双相钢,过渡层为Ni25、熔覆层为Ni60+WC的试样,熔覆层的组织分布均匀,熔覆层有大量的WC质点分布,显微硬度值较高,峰值硬度为1000HV。

直接堆粉预置涂层的激光熔覆显微组织研究

在铁基材料表面采用直接堆粉预置涂层方法制备激光熔覆层,得到了消除裂纹和孔洞的熔覆层。其显微组织主要由Fe-Ni合金、WC及Fe_(23)(C,B)_6所组成,且碳化物分布较均匀。熔覆层的显微硬度相对基体有显著提高,保留了有利于提高熔覆层性能的纳米颗粒。证明用该方法制备激光熔覆层是可行的。

激光熔覆工艺参数对高速钢涂层性能的影响

通过激光熔覆技术,在316L不锈钢表面制备了高速钢涂层。研究了送粉速度和扫描间距(搭接率)对熔覆层性能的影响。结果表明,在送粉速度0.4 r/min、扫描间距0.9 mm时,熔覆层性能较佳。熔覆层表面平滑,无球化缺陷,与基体之间冶金结合良好;熔覆层内部组织紧密,无气孔和浮渣等缺陷。熔覆层组织结构从下至上依次为平面晶、柱状晶和等轴晶。熔覆层由α⁃Fe和碳化物组成,且碳化物分布均匀,无明显偏析。熔覆层平均硬度为基体的3.68倍。熔覆层动摩擦系数分布曲线波动小,明显低于基体动摩擦系数。

M2高速钢刀具表面激光熔覆WC/Co涂层的组织与红硬性

目的利用激光强化技术在M2(W6Mo5Cr4V2)高速钢刀具表面熔覆WC/Co涂层,研究涂层组织成分、切削性能的变化规律及强化机理。方法采用IPG光纤激光器,在通用M2高速钢刀具表面制备一组单道熔覆层,运用显微硬度计、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)等表征手段分析了熔覆层显微硬度、宏观形貌、显微组织、物相组成及红硬性等情况。结果在激光功率为1.1 kW,送粉电压为14 V,扫描速度为3 mm/s时,熔覆层截面出现少量气孔,并在左右边界部位出现裂纹,主要物相为Fe3W3C、WC、W2C、M6C型硬质相和间隙碳化物。其上部组织更为细腻,以碳化钨和钨钴化合物为主;中部及下部组织以弥散形式分布于熔覆层中,主要组织为Fe3W3C和碳化钨。熔覆层硬度明显高于基体,最高硬度达到1411HV,出现在距熔覆层顶点0.4 mm左右的次表层范围内。600℃时,熔覆层红硬性达到60HRC以上;1000℃时,熔覆层红硬性仍达到50HRC以上。由600℃逐渐升高到1000℃时,熔覆层组织晶界强化作用逐渐减小,择优取向强化表现明显。结论在M2高速钢表面熔覆WC/Co涂层,可以有效地提高刀具材料的硬度及红硬性。熔覆层最高硬度可以提高为刀具基体的1.64倍;600℃时,熔覆层红硬性远高于高速钢基材的红硬性指标;1000℃时,熔覆层红硬性近似接近于硬质合金的红硬性要求,是高速钢基材的2.94倍。生成的碳化物硬质相及间隙碳化物对熔覆层的硬度及红硬性的提高起到了主要作用。

丝粉协同高速激光熔覆不锈钢层组织性能研究

目的探究海洋工程装备表面高效高质量强化及改性新技术,提高17-4PH不锈钢层制备效率及综合性能。方法采用高速激光熔覆技术制备17-4PH丝材、17-4PH丝材协同B4C粉末及17-4PH丝材协同Cr_(3)C_(2)粉末3种熔覆层。通过X射线衍射仪、扫描电镜及能谱仪等仪器分析熔覆层的组织结构。利用显微硬度计及电化学工作站测试熔覆层的硬度及耐蚀性。结果17-4PH丝材熔覆层主要为α相(马氏体),而2种丝粉协同熔覆层的相结构除α相(马氏体)外还出现γ相(奥氏体)。3种熔覆层组织及成分整体均匀,丝粉协同熔覆层晶界出现Cr、Nb等碳化物析出,表层分布碳化物颗粒。碳化物颗粒的添加提高了熔覆层硬度,尤其是B_(4)C颗粒,其作为硬质相来增强熔覆层,在均匀细化晶粒的同时使得晶界和晶内析出大量第二相颗粒,硬度较未添加碳化物颗粒的17-4PH丝材熔覆层提升约35.53%。3种熔覆层在3.5%NaCl溶液中的耐腐蚀性均较好,尤其是协同添加Cr_(3)C_(2)颗粒的熔覆层,相较于17-4PH丝材熔覆层,其腐蚀电流密度由0.592400μA/cm^(2)降低至0.014094μA/cm^(2),腐蚀电位由–0.31405 V提高至–0.13464 V。结论在40 mm/s的熔覆速度下,使用协同预热的焊丝与同轴送进的粉末,高效高质量制备了不锈钢层,充分结合了热丝熔覆效率高及送粉熔覆成分易调节等优点。相较于17-4PH丝材熔覆层,2种丝粉协同熔覆层的物相均除α相外出现了γ相,碳化物的添加细化了组织,且晶界有新的析出相。17-4PH丝材协同B_(4)C粉末熔覆层硬度显著提高,而17-4PH丝材协同Cr_(3)C_(2)粉末熔覆层在3.5%NaCl溶液中的耐蚀性明显提升。

激光功率和粉末含量对(V_(2)O_(5)+B_(2)O_(3)+C)镍基涂层硬度的影响

利用激光熔覆技术,在45钢表面制备(V_(2)O_(5)+B_(2)O_(3)+C)镍基熔覆层。利用扫描电镜对熔覆层进行显微组织分析,利用显微硬度仪测试熔覆层的显微硬度。结果表明:在1.6 kW功率下,含量20%(V_(2)O_(5)+B_(2)O_(3)+C)的镍基熔覆层硬度最大,平均值高达1350 HV0.3,提高了熔覆层的硬度和耐磨性。

激光功率对激光熔覆FeCrBSi合金组织和性能的影响

采用激光熔覆技术在45钢表面制备了FeCrBSi熔覆层,研究了激光功率对熔覆层组织和硬度的影响规律。试验结果表明,激光熔覆FeCrBSi熔覆层上部、中部和下部的组织分别为等轴晶、胞状晶和胞状树枝晶、平面晶。在扫描速率8 mm/s,送粉率33 g/min,光斑直径3.19 mm,激光功率1800~3400 W的条件下,随着激光功率的增加,熔覆层不同位置的显微组织变粗;熔覆层硬度先升高再降低;熔覆层磨损体积先减少后增加;熔覆层的自腐蚀电位先升高后降低;自腐蚀电流密度先降低后升高。当激光功率为2600 W时,熔覆层具有最高显微硬度669 HV_(0.2),熔覆层耐磨性最好,磨损体积为基体59.8%,同时熔覆层的耐蚀性最优,自腐蚀电位为-426.41 mV,自腐蚀电流密度为0.45μA/cm^(2)。

核阀密封面激光熔覆无钨低碳中钴合金粉末

在0Cr18Ni12Mo3Ti不锈钢核阀试样表面进行了FCo-5合金粉末的单道激光熔覆。研究了熔覆层的显微组织特征、相结构,并讨论了与显微硬度的对应关系。试验结果表明:具有无钨低碳中钴特点的FCo-5合金粉末激光熔覆层与基体达到了良好的冶金结合;熔覆层组织主要为γ-Co奥氏体枝晶、枝晶间大量共晶组织及原位生成的Cr23C6颗粒相;熔覆层横截面显微硬度曲线呈"类M型"分布,最低硬度值较基体提高了192 HV0.2以上;弥散分布的Cr23C6颗粒对提高密封面的耐磨性非常有利。FCo-5合金粉末熔敷金属符合核阀密封面堆焊材料的技术要求,可以替代高钴含量的Stellite合金,并有益于减少二次污染、降低核阀成本。

不锈钢表面激光熔覆研究

在不锈钢表面采用直接堆粉预置涂层方法制备激光熔覆层,得到消除了宏观裂纹和孔洞的熔覆层,熔覆层和基体呈冶金结合。其显微组织主要由Fe-Ni合金、WC及Fe_2C所组成,由于WC颗粒的存在使显微硬度相对基体有显著提高。

TiBCN粉末45钢激光熔覆应用研究

将TiBCN粉末用于45钢激光熔覆,为激光3D打印等增材制造探索新陶瓷添加材料,把TiBCN粉末和合金粉末混合作为熔覆材料,采用5kW CO_2激光进行激光熔覆。用扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析熔覆层TiBCN颗粒形貌和组织结构。激光熔覆层的TiBCN颗粒发生部分熔化,相互连接,自动组装成枝晶状组织;熔覆层底部与基体金属呈冶金结合状态;熔覆层的硬度随TiBCN含量增加而提高,含量为90%时达到1 200HV,耐磨性比基体明显提高,4 000 W激光熔覆层的硬度和耐磨性优于3 500 W。研究结果表明,TiBCN粉末是一种适合激光熔覆的新陶瓷材料,有希望用于激光3D打印等其它激光增材制造。

激光功率对钴基/GO复合熔覆层力学性能的影响

利用激光熔覆技术在TC4钛合金表面制备钴基/氧化石墨烯(GO)复合熔覆层,保持扫描速度V1=6mm/s,送粉速率V2=1.2r/min,光斑直径D=4mm不变,设置4组功率P1=1000 W、P2=1300 W、P3=1600W、P4=1900W,研究了激光功率对钴基/GO复合熔覆层微观组织及力学性能的影响。结果表明:熔覆层中主要包含TiC、Co2Ti、γ-Co、α-Ti和Cr3C2相,GO在低功率下与TC4基体原位生成TiC,同时与半固态的Co2Ti组织共同作用,GO在高功率下迅速分解,熔覆层成分主要为Co2Ti组织。当激光功率为P2=1300W时熔覆效果最佳,成形组织均匀,与TC4基体呈冶金结合,熔覆层硬度高达1100HV0.2,几乎是基体硬度390HV0.2的2.82倍。

TiC含量对TC4合金激光熔覆层组织和性能的影响

采用激光熔覆工艺在TC4钛合金基体表面制备了添加不同质量分数(0%、2%、4%、6%)TiC的Ni60A复合熔覆层,通过光学显微镜、显微硬度计、X射线衍射仪、摩擦磨损机分析了不同TiC含量对熔覆层组织及性能的影响。结果表明:未添加TiC的熔覆层组织以树枝晶为主,添加TiC后出现了花瓣状物相;XRD分析发现熔覆层中出现了AlCCr2、Al0.24B0.01Ni0.75等硬质增强相,这些能够显著提高熔覆层的硬度。显微硬度及摩擦磨损试验结果表明,添加TiC的熔覆层平均硬度均较基体硬度有大幅提高,摩擦因数显著降低,且随TiC含量的增加,熔覆层硬度先增加后降低,摩擦因数先降低后增加,4%TiC熔覆层的硬度最大,相比基体提高了213.3%,摩擦因数最小,为0.309774。