钛合金表面激光熔覆生物陶瓷梯度涂层的组织性能分析

利用激光熔覆技术,通过同轴送粉方式在钛合金基体表面分别制备HA/HT/T梯度涂层、HA/TiO_2涂层及纯HA涂层3种钛合金羟基磷灰石生物陶瓷涂层,并对3种不同涂层的金相组织、微观形貌、元素成分、界面结合强度等性能进行分析比较。结果表明:与纯HA涂层和HA/TiO_2涂层相比,HA/HT/T梯度涂层各区域界面结合更为紧密,无明显裂纹或孔洞形成,HA/HT/T梯度涂层由底层至表层表现为从致密到疏松的梯度结构,涂层表面Ca/P质量比为1.64,接近于自然骨的Ca/P质量比,纯HA涂层、HA/TiO_2涂层及HA/HT/T梯度涂层的界面结合强度值呈递增趋势;梯度涂层可有效改善热膨胀系数失配、降低残余应力,进而提高界面结合强度,克服涂层存在的易脱落、溶解等缺陷。

送粉激光熔覆工艺参数与熔覆层参数间的关系

从理论上推导出熔覆层参数与激光熔覆工艺参数间的关系式。论述了关于激光热有效利用率β、稀释率η的实验检测方法，并在给定激光功率Ｐ、扫描速度Ｖ、光斑直径ｄ下，通过调整送粉率Ｖｆ获得不同厚度的熔覆层，实际检测与计算理论值进行比较，两者吻合得很好。为分析问题方便，提出了能够反映熔覆层界面真实状况的真实稀释率η的概念。

钛基体激光直接熔覆ZrO_2涂层实验研究

采用激光同轴送粉工艺在钛基体上直接熔覆ZrO2陶瓷涂层,研究不同工艺参数对单道熔覆层熔覆质量的影响规律;采用光学显微镜观察陶瓷涂层的微观组织,并采用电子探针技术分析基体和ZrO2陶瓷结合区成分分布;利用XRD分析激光熔覆前后ZrO2陶瓷物相变化情况.结果表明:在一定的功率范围内,熔覆层宽度受激光功率的影响不大,熔覆层高度和基体熔化深度随工艺参数的变化呈现一定的规律性;ZrO2和Ti基体结合区形成很好的成分梯度渐变过渡,陶瓷微观组织为细小的枝状晶组织;激光熔覆ZrO2陶瓷后,单斜相(m相)衍射峰强度相对减弱.

送粉激光熔覆ZrO_2/Ni60复合涂层组织结构与性能

采用送粉激光熔覆工艺分别制备了含 1%和 3%氧化锆陶瓷的强韧化镍基自熔合金涂层 ,考察了氧化锆含量 ,以及工艺参数对熔覆层组织结构与性能的关系。结果表明 ,氧化锆掺杂涂层的组织特征取决于熔池的流动性 ,由于氧化锆的密度较镍基自熔合金要小许多 ,因此在激光束提供的能量超过一定值之后 ,会出现分层的组织结构 ,反之可获得均匀的两相复合组织结构。

送粉激光熔覆ZrO_2Ni60复合涂层工艺与性能

采用送粉激光熔覆工艺分别制备了含 5 %和 10 %氧化锆陶瓷的强韧化镍基自熔合金涂层 ,考察了氧化锆含量 ,以及工艺参数对熔覆层组织结构与性能的关系 ,结果表明 :氧化锆掺杂涂层的组织特征取决于熔池的流动性 ,由于氧化锆的密度较镍基自熔合金的要小许多 ,因此在激光束提供的能量超过一定量之后 ,则会出现分层的组织结构 ,反之则可获得均匀的两相复合组织结构。

激光内送粉高速熔覆Cr50Ni合金稀释率及单道形貌分析

目的研究"光内送粉"正离焦高速熔覆Cr50Ni合金单道形貌及稀释率变化影响因素,制备耐磨、耐腐蚀绿色无污染的金属表面涂层,从而替代传统电镀。方法采用"光内送粉"正离焦新型耦合技术开展高速熔覆工艺试验,即在304不锈钢基体上制备Cr50Ni合金熔覆层。建立了光内送粉条件下粉末遮光模型,得出了送粉速率与粉末遮光率的关系,从而得到最终照射在基体上的激光能量,而激光能量密度与稀释率呈正相关,以此分析了不同送粉速率对熔覆层稀释率的影响,同时考察了不同离焦量对熔覆层稀释率以及单道熔覆厚度的影响,分析了最佳熔覆层的显微组织成分变化和硬度变化趋势。结果当扫描速度为9 m/min、离焦量为+1^+2 mm、激光功率为1.85 kW时,可获得厚度约为121~452μm、稀释率为12.9%~75%、硬度值为280~320HV的表面形貌较好的熔覆层。粉末粒子直径为50μm时,在16~32g/min送粉速率下,粉末遮光率为16.6%~33.1%。熔覆层底部的晶粒形态主要为明显的柱状枝晶,由于冷却速度快,进入熔池中的气体来不及逃逸,使得熔覆层内部存在一些微小气孔。结论 "光内送粉"正离焦光粉耦合新技术采用Cr50Ni合金材料,在激光功率为1.85 kW、送粉速率为28 g/min、离焦量为+2 mm、扫描速度为9 m/min的工艺参数下,可以获得理想的单道成形效果,实现高速熔覆。

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。

送粉式激光熔覆获得最佳熔覆层的必要条件及其影响因素

在分析自动送粉式激光熔覆过程中熔覆材料颗粒加入方式及其在激光束中的行为的基础上，建立热平衡方程，推导出反映熔覆过程实际情况的参数：熔覆材料颗粒尺寸、在激光束中运动距离、加热温度、激光功率密度之间的相互关系式等。指出在自动送粉式激光熔覆中能够获得最佳熔覆层的必要条件是：熔覆材料颗粒进入激光束后直到其落到基体材料表面之前，必须始终在激光束中。激光束沿着扫描方向必须有足够的宽度是满足上述条件的关键，同时提出其计算方法及公式。

送粉式激光熔覆过程中透光率的理论推算、测试方法及其影响因素

提出了透光率、吸收透光能量线密度的概念．建立其计算模型并实验检测了透光率、吸收透光能量线密度。两者在反映送粉熔覆过程的客观规律方面及理论计算值和实验检测计算值方面均获得良好的吻合。对送粉利用率随扫描速度变化出现极大值现象进行了合理的解释。

送粉法激光强化合金灰铸铁气门座圈的工艺稳定性研究

在合金灰铸铁基体上利用新型镍基粉末进行侧向送粉激光合金化制备原位合成颗粒增强高镍复合涂层,探究适用于合金灰铸铁送粉激光合金化的工艺参数。在合金灰铸铁气门座圈表面利用侧向送粉激光合金化进行小批量试制。重点解决了气门座圈强化层出现的硬度过高、加工裂纹、气孔缺陷等问题,制备出无气孔缺陷、硬度较低,满足技术要求的强化层,实现对合金灰铸铁气门座圈的激光强化。