添加不同固体润滑剂铁基合金激光熔覆涂层的干滑动摩擦磨损性能

采用激光熔覆技术在CL60车轮钢表面分别制备不同含量WS_(2)(质量分数0~8.0%)和CaF_(2)(质量分数5.0%)固体润滑剂以及不同含量h-BN(质量分数0~2.0%)和CaF_(2)(质量分数0~2.0%)固体润滑剂的铁基合金涂层,对比研究了添加不同固体润滑剂铁基合金涂层的显微组织以及干滑动摩擦磨损行为和磨损机制。结果表明:所有涂层均主要由树枝晶和共晶组织组成,表面硬度均达到约800 HV,约为CL60钢的2倍。随着WS_(2)含量的增加,WS_(2)+CaF_(2)/铁基合金涂层的摩擦因数降低,磨损质量损失先降低后基本稳定,当WS_(2)质量分数为6.0%时,磨损质量损失最低,与未添加固体润滑剂的铁基合金涂层相比降低了26.7%,此时孔隙最少,磨损表面损伤轻微,磨损机制为磨粒磨损。随着h-BN含量的增加以及CaF_(2)含量的降低,h-BN+CaF_(2)/铁基合金涂层的摩擦因数与磨损质量损失均先降后增,且当CaF_(2)和h-BN的质量分数均为1.0%时,稳定摩擦因数与磨损质量损失均最小,与未添加固体润滑剂的铁基合金涂层相比,分别降低了32.7%和33.3%,此时晶粒最细小,组织最为致密,磨损表面以细小磨痕为主,磨损机制为轻微的磨粒磨损。

硅钢表面激光熔覆高硅涂层对性能的影响

用Nd:YAG脉冲激光在低硅钢表面制备激光熔覆高硅涂层,研究了激光熔覆高硅涂层样品的组织和磁性能.结果表明,制备出的激光熔覆高硅涂层组织致密、无气孔和裂纹,且与基体有良好的冶金结合.经激光熔覆后硅钢表面存在熔覆区、界面结合区和热影响区.熔覆区的显微组织不均匀,随着与结合界面距离的增加,由柱状晶变为树枝晶,最终过渡到表层的细小树枝晶组织.熔覆层与基体之间的结合界面为平面晶组织,热影响区为马氏体组织.熔覆涂层的显微硬度远高于低硅钢基体,其主要原因是涂层具有较高的Si含量,涂层中的α-Fe和γ-Fe双相组织也导致了硬度的提高.激光熔覆高硅涂层硅钢样品经扩散退火后具有室温铁磁性,Si含量的提高使其室温直流破性能优于原始低硅钢.

铝合金表面激光熔覆研究进展

激光熔覆通过激光加热使熔覆材料与基体形成冶金结合的高质量熔覆层,是一种有效的表面改性技术。铝合金因其硬度低、耐磨性差导致其无法满足对表面性能要求较高的领域,限制了其更广阔的发展。激光熔覆对铝合金表面改性有着很好的研究和应用价值,已获得国内外学者的密切关注。目前,铝合金激光熔覆技术研究呈上升趋势,然而缺乏系统的综述介绍。以熔覆层材料体系为核心,按照金属基合金、陶瓷增强复合材料和一些新兴材料进行分类,综述了铝合金激光熔覆的背景、工艺以及组织性能,并对铝合金表面激光熔覆发展前景进行了展望。

铁基粉末冶金材料的激光淬火研究

主要研究了铁基粉末冶金材料激光淬火处理后的显微组织和硬度变化。结果表明 ,沿层深方向 ,显微组织可分为淬硬层、过渡层和原始组织高温回火区。淬硬层的最高硬度达到 82 0HV ,与基体硬度相比提高了 3倍多 ,硬度提高的主要原因是晶粒细化 ,固溶强化和位错密度的提高。

国外激光熔覆材料、工艺和组织性能的研究

综述了国外激光熔覆材料、工艺参数和组织性能的研究 ,概括了铁基、镍基、钴基合金、不锈钢、钛、铝、铜、青铜合金。

304L不锈钢表面激光熔覆Fe-Cr-Si-P非晶涂层（英文）

采用激光熔覆技术在304L不锈钢基体表面制备了Fe-Cr-Si-P非晶复合涂层。利用光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电化学测试系统和摩擦磨损试验机等分析了涂层的组织结构、相组成、耐蚀及耐磨等性能。研究结果表明,激光熔覆层组织主要由表层"梅花"形树枝晶区,中心非晶区和树枝晶结合区组成,熔覆层与基体呈现良好的冶金结合。熔覆层中除了非晶相外,还有少量Fe3P和Fe2Si等金属间化合物相。涂层的硬度HV0.2约为8000 MPa,是基体硬度的4倍;腐蚀电位Ecorr和自腐蚀电流密度icorr分别为–449.3 mV和–4.34μA/cm2;在100 N载荷下摩擦系数仅为0.076,具有较好的综合性能。

ER9车轮材料激光熔覆层微观组织及性能研究

为提高ER9车轮材料的表面强度和耐蚀耐磨性,延长车轮的服役寿命,本团队选择在激光熔覆中应用最广泛的铁基、镍基和钴基三种自熔性合金粉末为熔覆材料,在ER9车轮钢表面进行激光熔覆试验。通过相关试验评价熔覆层的微观组织、力学性能、摩擦磨损性能和耐蚀性。结果表明:车轮钢表面激光熔覆层的显微组织均为枝晶组织和共晶组织,且组织致密均匀,与基体实现了良好的冶金结合。熔覆层的硬度显著提升,镍基合金熔覆层具有良好的拉伸强度和冲击韧性,断口呈韧性断裂特征;钴基和铁基合金熔覆层的断裂方式为脆性断裂,力学性能差异不明显。相较于基体,熔覆层具有较低的摩擦因数、磨损率与更优的耐蚀性,其中钴基合金熔覆层的硬度较高(显微硬度相比基体提高了72.8%),耐磨性最优(摩擦因数为0.31,磨损量为4 mg和磨痕深度为10.70μm),耐蚀性最好(阻抗值比基体高2个数量级)。镍基熔覆层磨损面较为粗糙且磨损率较大,减磨效果不佳,硬度和强度较弱;尽管相比铁基涂层,钴基涂层的耐磨性和耐蚀性显示出了一定优势,但前者的工程成本较低,综合效果更好。

粉末冶金制品激光熔覆的组织与性能研究

对常规烧结的铁基粉末冶金制品进行表面激光熔覆处理 ,用 SEM和 TEM对熔覆样品的显微组织进行了观察 ,测试并分析了其孔隙度和显微硬度 ,结果表明 :熔覆层组织为 γ+M7C3 共晶 ,表层硬度显著提高而整体孔隙度降低。

激光功率对铜基粉末冶金摩擦材料微观组织及性能的影响

为提高铜基粉末冶金摩擦材料的综合性能指标,研究了宽带激光表面改性功率对摩擦材料微观组织及性能的影响。采用扫描电镜、X射线衍射仪对微观组织进行了表征,采用硬度计、摩擦磨损试验机等仪器对性能进行了测试。结果表明:在扫描速度1 50mm/min条件下,当激光功率低于1300W时,α-Cu的相对含量没有太大变动,随着激光功率的增加,摩擦材料中α-Cu聚合体边缘溶解加剧,大块聚合态α-Cu细小化,铜基粉末冶金层密度、硬度逐渐增加,耐磨性增强,摩擦系数提高。当激光功率超过1300W后,α-Cu的相对含量开始减少。α-Cu在有液相存在的条件下开始聚合生长变大。铜基粉末冶金层密度、硬度较快降低,磨损开始加剧,摩擦系数变大。

半导体激光熔覆Ni基合金堆焊层组织及性能的研究

研究了采用大光斑半导体激光进行表面堆焊时,保持其它工艺参数不变,不同的激光功率(900、1 100、1 300、1 500、1 700W)在Q235基体上对Ni60合金粉末单道堆焊层熔深、熔宽、稀释率、显微组织及硬度、耐磨性的影响。研究表明,随着激光功率的增加,堆焊层熔深、熔宽、稀释率、枝晶尺寸均增加,硬度、耐磨性降低。根据激光功率对单道熔覆层性能的影响,选取最佳激光功率参数进行单层多道焊,得到宏观形貌良好的堆焊平面。

Ta含量对高性能镍基粉末高温合金高温拉伸性能的影响

使用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和高温拉伸试验机等手段系统地研究了不同Ta含量FGH98合金的显微组织和高温拉伸性能。结果表明:添加Ta可明显消除原始粉末颗粒的边界(PPB,Prior Particle Boundary),促进二次γ′相形态失稳和三次γ′相数量的增加。加入Ta使合金的高温抗拉强度和屈服强度都有一定程度的提高,Ta含量为2.4%(质量分数,下同)的合金塑性最好;无Ta和1.2%Ta合金的拉伸断口为结晶状断口;2.4%Ta合金的断口上有较多的等轴状韧窝,为韧性断裂;3.6%Ta和4.8%Ta合金为穿晶和沿晶解理断裂,属于典型的结晶状断口。在无Ta合金中产生大量孪晶和位错绕过γ′相发生变形,Ta的加入降低了合金的层错能,随着Ta含量的提高合金的位错剪切γ′相产生大量的层错。